1. 類(lèi)加載機(jī)制

所謂類(lèi)加載機(jī)制就是JVM虛擬機(jī)把Class文件加載到內(nèi)存砌些，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)呜投，轉(zhuǎn)換解析和初始化，形成虛擬機(jī)可以直接使用的Jav類(lèi)型存璃，即Java.lang.Class仑荐。

2. 類(lèi)加載的過(guò)程

類(lèi)加載的過(guò)程主要有裝載（Load）、鏈接（Link）纵东、初始化（Initialize）

2.1 裝載（Load）

類(lèi)的加載指的是將類(lèi)的.class文件中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中粘招，將其放在運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)內(nèi)，然后在堆區(qū)創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class對(duì)象篮迎，用來(lái)封裝類(lèi)在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)男图。類(lèi)的加載的最終產(chǎn)品是位于堆區(qū)中的Class對(duì)象示姿，Class對(duì)象封裝了類(lèi)在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)甜橱，并且向Java程序員提供了訪(fǎng)問(wèn)方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口逊笆。

類(lèi)加載器并不需要等到某個(gè)類(lèi)被“首次主動(dòng)使用”時(shí)再加載它，JVM規(guī)范允許類(lèi)加載器在預(yù)料某個(gè)類(lèi)將要被使用時(shí)就預(yù)先加載它岂傲，如果在預(yù)先加載的過(guò)程中遇到了.class文件缺失或存在錯(cuò)誤难裆，類(lèi)加載器必須在程序首次主動(dòng)使用該類(lèi)時(shí)才報(bào)告錯(cuò)誤（LinkageError錯(cuò)誤）如果這個(gè)類(lèi)一直沒(méi)有被程序主動(dòng)使用，那么類(lèi)加載器就不會(huì)報(bào)告錯(cuò)誤镊掖。

加載.class文件的方式

從本地系統(tǒng)中直接加載
通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載.class文件
從zip乃戈，jar等歸檔文件中加載.class文件
從專(zhuān)有數(shù)據(jù)庫(kù)中提取.class文件
將Java源文件動(dòng)態(tài)編譯為.class文件

2.2 鏈接（Link）

鏈接這一過(guò)程又可以分為驗(yàn)證（Validate）、準(zhǔn)備（Prepare）亩进、解析（Resolve）三個(gè)階段

驗(yàn)證（Validate）
保證被加載類(lèi)的正確性症虑。其主要包括四種驗(yàn)證，文件格式驗(yàn)證归薛，元數(shù)據(jù)驗(yàn)證谍憔，字節(jié)碼驗(yàn)證，符號(hào)引用驗(yàn)證主籍。

準(zhǔn)備（Prepare）
為類(lèi)的靜態(tài)變量分配內(nèi)存习贫，并將其初始化為默認(rèn)值

準(zhǔn)備階段是正式為類(lèi)變量分配內(nèi)存并設(shè)置類(lèi)變量初始值的階段，這些內(nèi)存都將在方法區(qū)中分配千元。對(duì)于該階段有以下幾點(diǎn)需要注意

這時(shí)候進(jìn)行內(nèi)存分配的僅包括類(lèi)變量（static）苫昌，而不包括實(shí)例變量，實(shí)例變量會(huì)在對(duì)象實(shí)例化時(shí)隨著對(duì)象一塊分配在Java堆中幸海。
這里所設(shè)置的初始值通常情況下是數(shù)據(jù)類(lèi)型默認(rèn)的零值（如0祟身、0L、null物独、false等）袜硫，而不是被在Java代碼中被顯式地賦予的值。
假設(shè)一個(gè)類(lèi)變量的定義為：public static int value = 3议纯；
那么變量value在準(zhǔn)備階段過(guò)后的初始值為0父款，而不是3，因?yàn)檫@時(shí)候尚未開(kāi)始執(zhí)行任何Java方法瞻凤，而把value賦值為3的putstatic指令是在程序編譯后憨攒，存放于類(lèi)構(gòu)造器（）方法之中的，所以把value賦值為3的動(dòng)作將在初始化階段才會(huì)執(zhí)行阀参。

這里還需要注意以下幾點(diǎn)

對(duì)基本數(shù)據(jù)類(lèi)型來(lái)說(shuō)肝集，對(duì)于類(lèi)變量（static）和全局變量，如果不顯式地對(duì)其賦值而直接使用蛛壳，則系統(tǒng)會(huì)為其賦予默認(rèn)的零值杏瞻，而對(duì)于局部變量來(lái)說(shuō)所刀，在使用前必須顯式地為其賦值，否則編譯時(shí)不通過(guò)捞挥。
對(duì)于同時(shí)被static和final修飾的常量浮创，必須在聲明的時(shí)候就為其顯式地賦值，否則編譯時(shí)不通過(guò)砌函；而只被final修飾的常量則既可以在聲明時(shí)顯式地為其賦值斩披，也可以在類(lèi)初始化時(shí)顯式地為其賦值，總之讹俊，在使用前必須為其顯式地賦值垦沉，系統(tǒng)不會(huì)為其賦予默認(rèn)零值。
對(duì)于引用數(shù)據(jù)類(lèi)型reference來(lái)說(shuō)仍劈，如數(shù)組引用厕倍、對(duì)象引用等，如果沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行顯式地賦值而直接使用贩疙，系統(tǒng)都會(huì)為其賦予默認(rèn)的零值讹弯，即null。
如果在數(shù)組初始化時(shí)沒(méi)有對(duì)數(shù)組中的各元素賦值屋群，那么其中的元素將根據(jù)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)類(lèi)型而被賦予默認(rèn)的零值
如果類(lèi)字段的字段屬性表中存在ConstantValue屬性闸婴，即同時(shí)被final和static修飾，那么在準(zhǔn)備階段變量value就會(huì)被初始化為ConstValue屬性所指定的值芍躏。假設(shè)上面的類(lèi)變量value被定義為： public static final int value = 3邪乍；，編譯時(shí)Javac將會(huì)為value生成ConstantValue屬性对竣，在準(zhǔn)備階段虛擬機(jī)就會(huì)根據(jù)ConstantValue的設(shè)置將value賦值為3庇楞。我們可以理解為static final常量在編譯期就將其結(jié)果放入了調(diào)用它的類(lèi)的常量池中

解析（Resolve）
解析階段是虛擬機(jī)將常量池內(nèi)的符號(hào)引用替換為直接引用的過(guò)程。符號(hào)引用就是一組符號(hào)來(lái)描述目標(biāo)否纬，可以是任何字面量吕晌。直接引用就是直接指向目標(biāo)的指針、相對(duì)偏移量或一個(gè)間接定位到目標(biāo)的句柄临燃。

2.3 初始化

對(duì)類(lèi)的靜態(tài)變量睛驳，靜態(tài)代碼塊執(zhí)行初始化操作。準(zhǔn)備階段和初始化階段看似有點(diǎn)矛盾膜廊，其實(shí)是不矛盾的乏沸，如果類(lèi)中有語(yǔ)句：private static int a = 10，它的執(zhí)行過(guò)程是這樣的爪瓜，首先字節(jié)碼文件被加載到內(nèi)存后蹬跃，先進(jìn)行鏈接的驗(yàn)證這一步驟，驗(yàn)證通過(guò)后準(zhǔn)備階段铆铆，給a分配內(nèi)存蝶缀，因?yàn)樽兞縜是static的丹喻，所以此時(shí)a等于int類(lèi)型的默認(rèn)初始值0，即a=0,然后到解析翁都，到初始化這一步驟時(shí)碍论，才把a(bǔ)的真正的值10賦給a,此時(shí)a=10。

JVM負(fù)責(zé)對(duì)類(lèi)進(jìn)行初始化荐吵，主要對(duì)類(lèi)變量進(jìn)行初始化骑冗。在Java中對(duì)類(lèi)變量進(jìn)行初始值設(shè)定有兩種方式：

聲明類(lèi)變量是指定初始值赊瞬，也就是直接給類(lèi)別量一個(gè)值
使用靜態(tài)代碼塊為類(lèi)變量指定初始值
初始化先煎，主要是執(zhí)行類(lèi)的類(lèi)構(gòu)造器< clinit>()方法，JVM會(huì)將類(lèi)中的靜態(tài)代碼塊和靜態(tài)變量的賦值語(yǔ)句放在該方法里面巧涧。

JVM初始化步驟

1薯蝎、假如這個(gè)類(lèi)還沒(méi)有被加載和鏈接，則程序先加載并鏈接該類(lèi)

2谤绳、假如該類(lèi)的直接父類(lèi)還沒(méi)有被初始化占锯，則先初始化其直接父類(lèi)

3、假如類(lèi)中有初始化語(yǔ)句缩筛，則系統(tǒng)依次執(zhí)行這些初始化語(yǔ)句

類(lèi)初始化時(shí)機(jī)：只有當(dāng)對(duì)類(lèi)的主動(dòng)使用的時(shí)候才會(huì)導(dǎo)致類(lèi)的初始化消略，類(lèi)的主動(dòng)使用包括以下六種：

– 創(chuàng)建類(lèi)的實(shí)例，也就是new的方式

– 訪(fǎng)問(wèn)某個(gè)類(lèi)或接口的靜態(tài)變量瞎抛，或者對(duì)該靜態(tài)變量賦值

– 調(diào)用類(lèi)的靜態(tài)方法

– 反射（如Class.forName(“com.shengsiyuan.Test”)）

– 初始化某個(gè)類(lèi)的子類(lèi)艺演，則其父類(lèi)也會(huì)被初始化

– Java虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)被標(biāo)明為啟動(dòng)類(lèi)的類(lèi)（Java Test），直接使用java.exe命令來(lái)運(yùn)行某個(gè)主類(lèi)

3. clinit方法

類(lèi)初始化方法clinit：JVM通過(guò)Classload進(jìn)行類(lèi)型加載時(shí)桐臊，如果在加載時(shí)需要進(jìn)行類(lèi)的初始化操作時(shí)胎撤，則會(huì)調(diào)用類(lèi)型、的初始化方法断凶。 clinit方法是由編譯器自動(dòng)收集類(lèi)中的所有類(lèi)變量的賦值動(dòng)作和靜態(tài)語(yǔ)句塊中的語(yǔ)句合并產(chǎn)生的伤提，編譯器收集的順序是由語(yǔ)句在源文件中出現(xiàn)的順序所決定的，靜態(tài)語(yǔ)句塊中只能訪(fǎng)問(wèn)到定義在靜態(tài)語(yǔ)句塊之前的變量认烁，定義在它之后的變量肿男，在前面的靜態(tài)語(yǔ)句中可以賦值，但是不能訪(fǎng)問(wèn)却嗡。

clinit方法對(duì)于類(lèi)或接口來(lái)說(shuō)并不是必須的舶沛，如果一個(gè)類(lèi)中沒(méi)有靜態(tài)語(yǔ)句塊，也沒(méi)有對(duì)類(lèi)變量的賦值操作稽穆，那么編譯器可以不為這個(gè)類(lèi)生成clinit方法冠王。
接口中不能使用靜態(tài)語(yǔ)句塊，但仍然有類(lèi)變量（final static）初始化的賦值操作舌镶，因此接口與類(lèi)一樣會(huì)生成clinit方法柱彻。但是接口魚(yú)類(lèi)不同的是：執(zhí)行接口的clinit方法不需要先執(zhí)行父接口的clinit方法豪娜，只有當(dāng)父接口中定義的變量被使用時(shí)，父接口才會(huì)被初始化哟楷。另外瘤载，接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)在初始化時(shí)也一樣不會(huì)執(zhí)行接口的clinit方法。
虛擬機(jī)會(huì)保證一個(gè)類(lèi)的clinit方法在多線(xiàn)程環(huán)境中被正確地加鎖和同步卖擅，如果多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)去初始化一個(gè)類(lèi)鸣奔，那么只會(huì)有一個(gè)線(xiàn)程去執(zhí)行這個(gè)類(lèi)的clinit方法，其他線(xiàn)程都需要阻塞等待惩阶，直到活動(dòng)線(xiàn)程執(zhí)行clinit方法完畢挎狸。如果在一個(gè)類(lèi)的clinit方法中有耗時(shí)很長(zhǎng)的操作兢孝，那就可能造成多個(gè)線(xiàn)程阻塞砾医，在實(shí)際應(yīng)用中這種阻塞往往是很隱蔽的。
說(shuō)到 clinit方法姜性，就不得不說(shuō)一下對(duì)象實(shí)例化方法init冬筒。

對(duì)象實(shí)例化方法init：Java對(duì)象在被創(chuàng)建時(shí)恐锣，會(huì)進(jìn)行實(shí)例化操作，給成員變量賦值舞痰。該部分操作封裝在init方法中土榴，并且子類(lèi)的init方法中會(huì)首先對(duì)父類(lèi)init方法的調(diào)用。

clinit 方法和init 方法的區(qū)別

init和clinit方法執(zhí)行時(shí)機(jī)不同

init是對(duì)象構(gòu)造器方法响牛，也就是說(shuō)在程序執(zhí)行new 一個(gè)對(duì)象調(diào)用該對(duì)象類(lèi)的 constructor 方法時(shí)才會(huì)執(zhí)行init方法玷禽，而clinit是類(lèi)構(gòu)造器方法，也就是在jvm進(jìn)行類(lèi)加載—–驗(yàn)證—-解析—–初始化娃善，中的初始化階段jvm會(huì)調(diào)用clinit方法论衍。

init和clinit方法執(zhí)行目的不同

init是instance實(shí)例構(gòu)造器，對(duì)非靜態(tài)變量解析初始化聚磺，而clinit是class類(lèi)構(gòu)造器對(duì)靜態(tài)變量坯台，靜態(tài)代碼塊進(jìn)行初始化

clinit 和init方法的數(shù)量不同

編譯器最多只為一個(gè)類(lèi)生成一個(gè)clinit方法，如果類(lèi)中沒(méi)有靜態(tài)成員或者代碼塊的話(huà)瘫寝，就不有clint方法蜒蕾。而init方法，類(lèi)中一個(gè)構(gòu)造函數(shù)就對(duì)應(yīng)一個(gè)init方法

4. 類(lèi)加載器

類(lèi)加載器負(fù)責(zé)加載所有的類(lèi)焕阿，其為所有被載入內(nèi)存中的類(lèi)生成一個(gè)java.lang.Class實(shí)例對(duì)象咪啡。一旦一個(gè)類(lèi)被加載如JVM中，同一個(gè)類(lèi)就不會(huì)被再次載入了暮屡。正如一個(gè)對(duì)象有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)一樣撤摸，一個(gè)載入JVM的類(lèi)也有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)。在Java中，一個(gè)類(lèi)用其全限定類(lèi)名（包括包名和類(lèi)名）作為標(biāo)識(shí)准夷；但在JVM中钥飞，一個(gè)類(lèi)用其全限定類(lèi)名和其類(lèi)加載器作為其唯一標(biāo)識(shí)。例如衫嵌，如果在pg的包中有一個(gè)名為Person的類(lèi)读宙，被類(lèi)加載器ClassLoader的實(shí)例kl負(fù)責(zé)加載，則該P(yáng)erson類(lèi)對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象在JVM中表示為(Person.pg.kl)楔绞。這意味著兩個(gè)類(lèi)加載器加載的同名類(lèi)：（Person.pg.kl）和（Person.pg.kl2）是不同的结闸、它們所加載的類(lèi)也是完全不同、互不兼容的酒朵。

JVM預(yù)定義有三種類(lèi)加載器桦锄，當(dāng)一個(gè) JVM啟動(dòng)的時(shí)候，Java開(kāi)始使用如下三種類(lèi)加載器：

啟動(dòng)類(lèi)加載器（Bootstrap ClassLoader）：負(fù)責(zé)加載存放在JDK\jre\lib(JDK代表JDK的安裝目錄耻讽，下同)下察纯，或被-Xbootclasspath參數(shù)指定的路徑中的，并且能被虛擬機(jī)識(shí)別的類(lèi)庫(kù)（如rt.jar针肥，所有的java.*開(kāi)頭的類(lèi)均被Bootstrap ClassLoader加載）。啟動(dòng)類(lèi)加載器是由C++實(shí)現(xiàn)的香伴，沒(méi)有對(duì)應(yīng)的Java對(duì)象慰枕，因此在Java中只能用null代替。

擴(kuò)展類(lèi)加載器（Extension ClassLoader）：負(fù)責(zé)加載java平臺(tái)中擴(kuò)展功能的一些jar包即纲，包括JDK/jre/lib/*.jar 或 -Djava.ext.dirs指定目錄下的jar包具帮。，開(kāi)發(fā)者可以直接使用擴(kuò)展類(lèi)加載器低斋。

應(yīng)用程序類(lèi)加載器（Application ClassLoader）：負(fù)責(zé)加載用戶(hù)類(lèi)路徑（ClassPath）所指定的類(lèi)蜂厅，開(kāi)發(fā)者可以直接使用該類(lèi)加載器，如果應(yīng)用程序中沒(méi)有自定義過(guò)自己的類(lèi)加載器膊畴，一般情況下這個(gè)就是程序中默認(rèn)的類(lèi)加載器掘猿。

自定義類(lèi)加載器 Custom ClassLoader： 通過(guò)繼承java.lang.ClassLoader根據(jù)自身需要自定義ClassLoader，如tomcat唇跨、jboss都會(huì)根據(jù)j2ee規(guī)范自行實(shí)現(xiàn)ClassLoader稠通。

5. 雙親委派模型

幾種類(lèi)加載器的層次關(guān)系如下圖所示

這種層次關(guān)系稱(chēng)為類(lèi)加載器的雙親委派模型。我們把每一層上面的類(lèi)加載器叫做當(dāng)前層類(lèi)加載器的父加載器买猖，當(dāng)然改橘，它們之間的父子關(guān)系并不是通過(guò)繼承關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而是使用組合關(guān)系來(lái)復(fù)用父加載器中的代碼玉控。該模型在JDK1.2期間被引入并廣泛應(yīng)用于之后幾乎所有的Java程序中飞主，但它并不是一個(gè)強(qiáng)制性的約束模型，而是Java設(shè)計(jì)者們推薦給開(kāi)發(fā)者的一種類(lèi)的加載器實(shí)現(xiàn)方式。

雙親委派模型的工作流程是：如果一個(gè)類(lèi)加載器收到了類(lèi)加載的請(qǐng)求碌识，它首先不會(huì)自己去嘗試加載這個(gè)類(lèi)讽挟，而是把請(qǐng)求委托給父加載器去完成，依次向上丸冕，因此耽梅，所有的類(lèi)加載請(qǐng)求最終都應(yīng)該被傳遞到頂層的啟動(dòng)類(lèi)加載器中，只有當(dāng)父加載器在它的搜索范圍中沒(méi)有找到所需的類(lèi)時(shí)胖烛，即無(wú)法完成該加載眼姐，子加載器才會(huì)嘗試自己去加載該類(lèi)。

雙親委派機(jī)制的優(yōu)勢(shì)：采用雙親委派模式的是好處是Java類(lèi)隨著它的類(lèi)加載器一起具備了一種帶有優(yōu)先級(jí)的層次關(guān)系佩番，通過(guò)這種層級(jí)關(guān)可以避免類(lèi)的重復(fù)加載众旗，當(dāng)父親已經(jīng)加載了該類(lèi)時(shí)，就沒(méi)有必要子ClassLoader再加載一次趟畏。其次是考慮到安全因素贡歧，java核心api中定義類(lèi)型不會(huì)被隨意替換，假設(shè)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞一個(gè)名為java.lang.Integer的類(lèi)赋秀，通過(guò)雙親委托模式傳遞到啟動(dòng)類(lèi)加載器利朵，而啟動(dòng)類(lèi)加載器在核心Java API發(fā)現(xiàn)這個(gè)名字的類(lèi)，發(fā)現(xiàn)該類(lèi)已被加載猎莲，并不會(huì)重新加載網(wǎng)絡(luò)傳遞的過(guò)來(lái)的java.lang.Integer绍弟，而直接返回已加載過(guò)的Integer.class，這樣便可以防止核心API庫(kù)被隨意篡改著洼。