類的生命周期

java類執(zhí)行過程

類的生命周期圖

類加載過程包括：加載-驗(yàn)證-準(zhǔn)備-解析-初始化链快。
這個(gè)過程順序并不是固定的凉敲，最多僅僅代表它們開始的順序着倾，實(shí)際上這五個(gè)過程是交叉進(jìn)行的，通常會(huì)在一個(gè)階段執(zhí)行的過程中調(diào)用令蛉、激活另外一個(gè)階段聚霜。

注意：解析階段有可能在初始化階段之后再開始。

生命周期過程詳解

1. 加載：一珠叔、將class文件加載在內(nèi)存中蝎宇；二、將靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)存在于class文件的結(jié)構(gòu))轉(zhuǎn)化成方法區(qū)中運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)存在于JVM時(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))祷安；三姥芥、在堆中生成一個(gè)代表這個(gè)類的java.lang.Class對(duì)象，作為數(shù)據(jù)訪問的入口汇鞭。
2. 驗(yàn)證：確保加載的類符合JVM規(guī)范與安全凉唐。
3. 準(zhǔn)備：為static變量在方法區(qū)中分配空間，設(shè)置變量的初始值霍骄。例如static int a=3台囱，在此階段會(huì)a被初始化為0，其他數(shù)據(jù)類型參考成員變量聲明读整。
4. 解析：虛擬機(jī)將常量池的符號(hào)引用轉(zhuǎn)變成直接引用簿训。例如"aaa"為常量池的一個(gè)值，直接把"aaa"替換成存在于內(nèi)存中的地址米间。
   • 符號(hào)引用:符號(hào)引用以一組符號(hào)來描述所引用的目標(biāo)强品，符號(hào)可以是任何形 式的字面量，只要使用時(shí)能無歧義地定位到目標(biāo)即可屈糊。符號(hào)引用與虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存布局無關(guān)的榛，引用 的目標(biāo)并不一定已經(jīng)加載到內(nèi)存中。
   • 直接引用:直接引用可以是直接指向目標(biāo)的指針逻锐、相對(duì)偏移量或是一個(gè)能間接定位到目標(biāo)的句柄夫晌。直接引用是與虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存布局相關(guān)的雕薪，如果有了直接引用，那么引用的目標(biāo)必定已經(jīng)在內(nèi)存中存在晓淀。
5. 初始化：初始化階段是執(zhí)行類構(gòu)造器<clinit>()方法蹦哼。在類構(gòu)造器方法中，它將由編譯器自動(dòng)收集類中的所有類變量的賦值動(dòng)作(準(zhǔn)備階段的a正是被賦值a)和靜態(tài)變量與靜態(tài)語句塊static{}合并要糊，初始化時(shí)機(jī)后續(xù)再聊。
6. 使用：正常使用妆丘。
7. 卸載：GC把無用對(duì)象從內(nèi)存中卸載锄俄。

類初始化時(shí)機(jī)

只有當(dāng)對(duì)類主動(dòng)使用的時(shí)候才會(huì)導(dǎo)致類的初始化。

主動(dòng)引用(發(fā)生類初始化過程)

1. 創(chuàng)建類的實(shí)例勺拣，也就是new的方式
2. 訪問某個(gè)類或接口的靜態(tài)變量奶赠，或者對(duì)該靜態(tài)變量賦值
3. 調(diào)用類的靜態(tài)方法
4. 反射（如Class.forName(“com.shengsiyuan.Test”)）
5. 初始化某個(gè)類的子類，則其父類也會(huì)被初始化
6. Java虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)被標(biāo)明為啟動(dòng)類的類（Java Test）药有，直接使用java.exe命令來運(yùn)行某個(gè)主類

被動(dòng)引用(不會(huì)發(fā)生類的初始化)

1. 通過子類引用父類的靜態(tài)字段毅戈，只會(huì)觸發(fā)父類的初始化，而不會(huì)觸發(fā)子類的初始化愤惰。
2. 定義對(duì)象數(shù)組苇经，不會(huì)觸發(fā)該類的初始化。
3. 常量在編譯期間會(huì)存入調(diào)用類的常量池中宦言，本質(zhì)上并沒有直接引用定義常量的類扇单，不會(huì)觸發(fā)定義常量所在的類。
4. 通過類名ClassName.class獲取Class對(duì)象奠旺，不會(huì)觸發(fā)類的初始化蜘澜。
5. Class.forName("類名全路徑")加載指定類時(shí)，如果指定參數(shù)initialize為false時(shí)响疚，也不會(huì)觸發(fā)類初始化鄙信，其實(shí)這個(gè)參數(shù)是告訴虛擬機(jī)，是否要對(duì)類進(jìn)行初始化忿晕。
6. 通過ClassLoader默認(rèn)的loadClass方法装诡，也不會(huì)觸發(fā)初始化動(dòng)作。

類加載器

主要的類加載器有

1. 啟動(dòng)類加載器(Bootstrap ClassLoader)：由C++實(shí)現(xiàn)杏糙，沒有父類慎王，負(fù)責(zé)加載 JAVA_HOME\lib 目錄中的，或通過-Xbootclasspath參數(shù)指定路徑中的宏侍，且被虛擬機(jī)認(rèn)可（按文件名識(shí)別赖淤，如rt.jar）的類。
2. 擴(kuò)展類加載器(Extension ClassLoader)：由Java語言實(shí)現(xiàn)谅河，父類加載器為null咱旱，負(fù)責(zé)加載 JAVA_HOME\lib\ext 目錄中的确丢，或通過java.ext.dirs系統(tǒng)變量指定路徑中的類庫。
3. 應(yīng)用程序類加載器(Application ClassLoader)：由Java語言實(shí)現(xiàn)吐限，父類加載器為ExtClassLoader鲜侥，負(fù)責(zé)加載用戶路徑（classpath）上的類庫。
4. 自定義加載器：可以通過繼承java.lang.ClassLoader或URLClassLoader實(shí)現(xiàn)自定義的類加載器诸典，父類加載器為AppClassLoader描函。

雙親委派模式

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JVM使用的是雙親委派模式的類加載機(jī)制，這種機(jī)制的好處有：

1. 避免類的重復(fù)加載
2. 保證核心基礎(chǔ)jar包加載的安全問題狐粱。

加載過程大致可以分為兩個(gè)過程：

1. 查找過程舀寓，首先從收到請(qǐng)求的加載器開始，從下到上查找是否加載過該類肌蜻，從下到上的順序：自定義類加載器->應(yīng)用類加載器->拓展類加載器->啟動(dòng)類加載器互墓；
2. 加載過程，如果找不到加載過該類蒋搜，則從上到下篡撵，從啟動(dòng)類加載器開始嘗試從自己負(fù)責(zé)的路徑下加載該類，如果加載失敗則由下級(jí)加載器加載豆挽，從上到下的順序：啟動(dòng)類加載器 -> 拓展類加載器 ->應(yīng)用類加載器 -> 自定義類加載器育谬。

加載器類圖

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從類圖可以看出

• 拓展類加載器ExtClassLoader和系統(tǒng)類加載器AppClassLoader，這兩個(gè)類都繼承自URLClassLoader祷杈，是sun.misc.Launcher的靜態(tài)內(nèi)部類斑司。
• sun.misc.Launcher主要被系統(tǒng)用于啟動(dòng)主應(yīng)用程序，ExtClassLoader和AppClassLoader都是由sun.misc.Launcher創(chuàng)建的但汞。
• ExtClassLoader并沒有重寫loadClass()方法宿刮，而AppClassLoader重載了loadCass()方法，但最終調(diào)用的還是父類loadClass()方法私蕾，因此依然遵守雙親委派模式僵缺。

自定義加載器

方式

1. 繼承URLClassLoader，不需要重寫 findClass()等方法踩叭，繼承雙親委派模式磕潮。
2. 繼承ClassLoader，只重寫findClass方法容贝，這種方式繼承雙親委派模式自脯。
3. 繼承ClassLoader，重寫loadClass方法斤富，不使用雙親委派模式膏潮，自定義類加載模式。

自定義加載器場景：

1. 當(dāng)class文件不在ClassPath路徑下满力，默認(rèn)系統(tǒng)類加載器無法找到該class文件焕参，在這種情況下我們需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)自定義的ClassLoader來加載特定路徑下的class文件生成class對(duì)象轻纪。
2. 當(dāng)一個(gè)class文件是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸并且可能會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的加密操作時(shí)，需要先對(duì)class文件進(jìn)行相應(yīng)的解密后再加載到JVM內(nèi)存中叠纷，這種情況下也需要編寫自定義的ClassLoader并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的邏輯刻帚。
3. 當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)熱部署功能時(shí)(一個(gè)class文件通過不同的類加載器產(chǎn)生不同class對(duì)象從而實(shí)現(xiàn)熱部署功能)，需要實(shí)現(xiàn)自定義ClassLoader的邏輯涩嚣。

注意：由于雙親委托機(jī)制崇众，classpath目錄下的類默認(rèn)由Application類加載器加載，所以航厚，自定義加載器如果沒有重寫loadClass方法去加載classpath下的類是不會(huì)成功的校摩，當(dāng)然，可以通過直接調(diào)findClass()繞過雙親委托來加載阶淘。

雙親委派模型的破壞者1——線程上下文加載器

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在Java應(yīng)用中存在著很多服務(wù)提供者接口（Service Provider Interface，SPI）互妓，這些接口允許第三方為它們提供實(shí)現(xiàn)溪窒，如常見的 SPI 有 JDBC、JNDI等冯勉，這些 SPI 的接口屬于 Java 核心庫澈蚌，一般存在rt.jar包中，由Bootstrap類加載器加載灼狰，而 SPI 的第三方實(shí)現(xiàn)代碼則是作為Java應(yīng)用所依賴的 jar 包被存放在classpath路徑下宛瞄，由于SPI接口中的代碼經(jīng)常需要加載具體的第三方實(shí)現(xiàn)類并調(diào)用其相關(guān)方法，但SPI的核心接口類是由引導(dǎo)類加載器來加載的交胚，而Bootstrap類加載器無法直接加載SPI的實(shí)現(xiàn)類份汗，同時(shí)由于雙親委派模式的存在，Bootstrap類加載器也無法反向委托AppClassLoader加載器SPI的實(shí)現(xiàn)類蝴簇。在這種情況下杯活，我們就需要一種特殊的類加載器來加載第三方的類庫，而線程上下文類加載器就是很好的選擇熬词。

加載方式

1. 顯式加載：指的是在代碼中通過調(diào)用ClassLoader加載class對(duì)象旁钧，比如代碼中通過Class.forName()、this.getClass.getClassLoader.LoadClass()互拾，自定義類加載器中的findClass()方法等歪今。
2. 隱式加載：不直接在代碼中調(diào)用ClassLoader的方法加載class對(duì)象，而是通過虛擬機(jī)自動(dòng)加載到內(nèi)存中颜矿，除了顯式加載的寄猩，其它都是隱式加載。

ClassLoader關(guān)鍵方法

• loadClass(String)或衡，該方法加載指定名稱（包括包名）的二進(jìn)制類型焦影，該方法在JDK1.2之后不再建議用戶重寫但用戶可以直接調(diào)用該方法车遂，loadClass()方法是ClassLoader類自己實(shí)現(xiàn)的，該方法中的邏輯就是雙親委派模式的實(shí)現(xiàn)斯辰，所以舶担，自定義加載器可以覆蓋loadClass方法覆蓋雙親委派模式。
• findClass(String) 彬呻，在自定義類加載器時(shí)衣陶，會(huì)直接覆蓋ClassLoader的findClass()方法并編寫加載規(guī)則，取得要加載類的字節(jié)碼后轉(zhuǎn)換成流闸氮，然后調(diào)用defineClass()方法生成類的Class對(duì)象剪况。
• defineClass(byte[] b, int off, int len) ，是用來將byte字節(jié)流解析成JVM能夠識(shí)別的Class對(duì)象(ClassLoader中已實(shí)現(xiàn)該方法邏輯)蒲跨，通過這個(gè)方法不僅能夠通過class文件實(shí)例化class對(duì)象译断，也可以通過其他方式實(shí)例化class對(duì)象，如通過網(wǎng)絡(luò)接收一個(gè)類的字節(jié)碼或悲，然后轉(zhuǎn)換為byte字節(jié)流創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象孙咪。
• resolveClass(Class??? c) ，類解析階段的操作方法巡语，給Classloader鏈接一個(gè)類翎蹈。

注意:
如果直接調(diào)用defineClass()或findClass()方法生成類的Class對(duì)象，這個(gè)類的Class對(duì)象并沒有解析(也可以理解為鏈接階段男公，畢竟解析是鏈接的最后一步)荤堪，其解析操作需要等待初始化階段進(jìn)行。

重復(fù)類加載

Java中來自不同Jar包中的相同的類名（包名枢赔，類名）在加載時(shí)類加載器將按照Class Path中的順序加載澄阳，相同的類名僅僅會(huì)加載一次，順序排在前面的類會(huì)被加載踏拜，加載成功后寇荧，后面再遇到相同類會(huì)忽略。
因此执隧，最終所使用的類取決于ClassLoader對(duì)類的的選擇揩抡，即Maven往Class Path打包的順序。

類卸載

類加載后JVM內(nèi)存圖

JVM中的Class只有滿足以下三個(gè)條件镀琉，才能被GC回收峦嗤，也就是該Class被卸載（unload）：

1. 該類所有的實(shí)例都已經(jīng)被GC。
2. 該類的java.lang.Class對(duì)象沒有在任何地方被引用屋摔。
3. 加載該類的ClassLoader實(shí)例已經(jīng)被GC烁设。

所以

• 由Java虛擬機(jī)自帶的類加載器（啟動(dòng)類加載器、擴(kuò)展類加載器、應(yīng)用程序類加載器）所加載的類装黑，在虛擬機(jī)的生命周期中副瀑，始終不會(huì)被卸載。因?yàn)镴ava虛擬機(jī)本身會(huì)始終引用這些類加載器恋谭，而這些類加載器則會(huì)始終引用它們所加載的類的Class對(duì)象糠睡，因此這些Class對(duì)象始終是可觸及的。
• 由用戶自定義的類加載器加載的類是可以被卸載的疚颊，如下圖使用自定義加載器加載的類和對(duì)象狈孔，只要左側(cè)三個(gè)引用變量置為null，類加載器生命周期結(jié)束材义、加載的Class對(duì)象生命周期結(jié)束均抽、Sample對(duì)象生命周期結(jié)束，方法區(qū)的類信息也會(huì)被卸載其掂。

是否同個(gè)類

在JVM中表示兩個(gè)class對(duì)象是否為同一個(gè)類對(duì)象存在兩個(gè)必要條件

1. 類的完整類名必須一致油挥，包括包名。
2. 加載這個(gè)類的ClassLoader(指ClassLoader實(shí)例對(duì)象)必須相同款熬。

獲取Class對(duì)象的三種方式

Class類是反射機(jī)制的起源喘漏，我們得到Class類對(duì)象有3種方法：
第一種：通過類名獲得
　　Class<?> class = ClassName.class;
第二種：通過類名全路徑獲得：
　　Class<?> class = Class.forName("類名全路徑");
第三種：通過實(shí)例對(duì)象獲得：
　　Class<?> class = object.getClass();

Class.forName()和ClassLoader.loadClass()區(qū)別

• Class.forName()：將類的.class文件加載到j(luò)vm中之外，還會(huì)對(duì)類進(jìn)行解釋华烟，執(zhí)行類中的static塊；
• ClassLoader.loadClass()：只干一件事情持灰，就是將.class文件加載到j(luò)vm中盔夜，不會(huì)執(zhí)行static中的內(nèi)容,只有在newInstance才會(huì)去執(zhí)行static塊。

注：
Class.forName(name, initialize, loader)帶參函數(shù)也可控制是否加載static塊堤魁。并且只有調(diào)用了newInstance()方法采用調(diào)用構(gòu)造函數(shù)喂链，創(chuàng)建類的對(duì)象 。