? 已經(jīng)讀到《深入理解java虛擬機(jī)》第三部分了，感覺開始飄了婚陪，太枯燥了這部分族沃，不過還是跟著書上走了一遍，大概了解了其內(nèi)容泌参，這部分內(nèi)容主要類文件結(jié)構(gòu)脆淹，類加載機(jī)制，執(zhí)行引擎等組成沽一。本次筆記主要記錄類加載過程盖溺。
? 虛擬機(jī)把描述類的數(shù)據(jù)從Class文件加載到內(nèi)存，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)铣缠、轉(zhuǎn)換解析烘嘱、初始化，最終形成可以直接被Java虛擬機(jī)使用的Java類型蝗蛙，這就是虛擬機(jī)的類加載機(jī)制蝇庭。
1丘损、類加載步驟
? 類從被加載到內(nèi)存到使用完成被卸載出內(nèi)存及老，需要經(jīng)歷加載爆惧、連接呻引、初始化沙廉、使用产徊、卸載這幾個(gè)過程员串，其中連接又可以細(xì)分為驗(yàn)證厚宰、準(zhǔn)備泰涂、解析鲫竞。
（1）加載
? 在加載階段，虛擬機(jī)主要完成三件事情：
① 通過一個(gè)類的全限定名（比如com.danny.framework.t）來獲取定義該類的二進(jìn)制流逼蒙；
② 將這個(gè)字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)从绘；
③ 在內(nèi)存中生成一個(gè)代表這個(gè)類的java.lang.Class對(duì)象，作為程序訪問方法區(qū)中這個(gè)類的外部接口。
（2）驗(yàn)證
? 驗(yàn)證的目的是為了確保class文件的字節(jié)流包含的內(nèi)容符合虛擬機(jī)的要求僵井，且不會(huì)危害虛擬機(jī)的安全陕截。從整體上看，驗(yàn)證階段大致會(huì)完成下面四個(gè)階段的檢驗(yàn)動(dòng)作：
①文件格式驗(yàn)證：主要驗(yàn)證class文件中二進(jìn)制字節(jié)流的格式批什，比如魔數(shù)是否已0xCAFEBABY開頭农曲、版本號(hào)是否正確等。
②元數(shù)據(jù)驗(yàn)證：主要對(duì)字節(jié)碼描述的信息進(jìn)行語義分析驻债，保證其符合Java語言規(guī)范乳规，比如驗(yàn)證這個(gè)類是否有父類（java.lang.Object除外），如果這個(gè)類不是抽象類合呐，是否實(shí)現(xiàn)了父類或接口中沒有實(shí)現(xiàn)的方法暮的，等等。
③字節(jié)碼驗(yàn)證：字節(jié)碼驗(yàn)證更為高級(jí)淌实，通過數(shù)據(jù)流和控制流分析冻辩，確保程序是合法的、符合邏輯的拆祈。
④符號(hào)引用驗(yàn)證：對(duì)類自身以外的信息進(jìn)行匹配性校驗(yàn)恨闪，舉個(gè)栗子，比如通過類的全限定名能否找到對(duì)應(yīng)類放坏、在類中能否找到字段名/方法名對(duì)應(yīng)的字段/方法咙咽，如果符號(hào)引用驗(yàn)證失敗，將拋出“java.lang.NoSuchFieldError”轻姿、“java.lang.NoSuchMethodError”等異常犁珠。
（3）準(zhǔn)備
? 正式為類變量分配內(nèi)存并設(shè)置類變量初始值，這些變量所使用的內(nèi)存都分配在方法區(qū)互亮。注意分配內(nèi)存的對(duì)象是“類變量”而不是實(shí)例變量犁享，而且為其分配的是“初始值”，一般數(shù)值類型的初始值都為0豹休，char類型的初始值為’\u0000’（常量池中一個(gè)表示Nul的字符串）炊昆，boolean類型初始值為false，引用類型初始值為null威根。
? 但是加上final關(guān)鍵字比如public static final int value=998;在準(zhǔn)備階段會(huì)初始化value的值為998凤巨；
（4）解析
? 解析是將常量池中符號(hào)引用替換為直接引用的過程。
? 符號(hào)引用是以一組符號(hào)來描述所引用的目標(biāo)洛搀，符號(hào)引用與虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存布局無關(guān)敢茁，引用的目標(biāo)不一定已經(jīng)加載到內(nèi)存中。
? 直接引用可以是直接指向目標(biāo)的指針留美、相對(duì)偏移量或是一個(gè)能間接定位到目標(biāo)的句柄彰檬。直接引用和虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存布局有關(guān)伸刃，如果有了直接引用，那引用的目標(biāo)一定在內(nèi)存中存在逢倍。
? 解析的時(shí)候class已經(jīng)被加載到方法區(qū)的內(nèi)存中捧颅，因此要把符號(hào)引用轉(zhuǎn)化為直接引用，也就是能直接找到該類實(shí)際內(nèi)存地址的引用较雕。
（5）初始化
? 類初始化階段是類加載階段的最后一步碉哑，前面的類加載過程中，除了在加載階段用戶應(yīng)用程序可以通過自定義類加載器參與之外亮蒋，其余動(dòng)作完全由虛擬機(jī)主導(dǎo)和控制扣典。到了初始化階段才真正執(zhí)行類中定義的Java程序代碼（或者說字節(jié)碼）。
? 在準(zhǔn)備階段慎玖，變量已經(jīng)賦過一次系統(tǒng)要求的初始值激捏，而在初始化階段則根據(jù)程序員通過程序制定的主觀計(jì)劃去初始化類變量和其他資源，或者可以從另外一個(gè)角度表達(dá)：初始化階段是執(zhí)行類構(gòu)造器<clinit>()方法的過程凄吏。<clinit>()方法是由編譯器自動(dòng)收集類中所有類變量的賦值動(dòng)作和靜態(tài)語句塊（static{}）中的語句合并產(chǎn)生的，編譯器收集的順序是由語句在源文件中出現(xiàn)的順序決定的闰蛔，靜態(tài)語句塊中只能訪問到定義在靜態(tài)語句塊之前的變量痕钢，定義在它之后的變量，在前面的靜態(tài)語句塊可以賦值序六，但是不能訪問.
? 下面看段代碼來理解下：
? 運(yùn)行結(jié)果如下：
? 上面的例子中可以看到一個(gè)類從加載到實(shí)例化的過程中任连，靜態(tài)代碼塊、構(gòu)造方法例诀、非靜態(tài)代碼塊的加載順序随抠。
? 虛擬機(jī)會(huì)保證一個(gè)類的<clinit>()方法在多線程環(huán)境下被正確的加鎖、同步繁涂，如果多個(gè)線程同時(shí)去初始化一個(gè)類拱她，那么只會(huì)有一個(gè)線程去執(zhí)行這個(gè)類的<clinit>()方法，其他線程都需要阻塞等待扔罪，知道活動(dòng)線程執(zhí)行<clinit>()方法完畢秉沼。如果在一個(gè)類的<clinit>()方法中有耗時(shí)很長(zhǎng)的操作，就可能造成多個(gè)線程阻塞矿酵，在實(shí)際應(yīng)用中這種阻塞往往是很隱蔽的唬复。下面代碼演示了這種場(chǎng)景。
? 運(yùn)行結(jié)果如下全肮，即一條線程在死循環(huán)以模擬長(zhǎng)時(shí)間操作敞咧，另外一條線程在阻塞等待。
2辜腺、類加載器
2.1 類與類加載器
? 虛擬機(jī)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)把類加載階段中的“通過一個(gè)類的全限定名來獲取描述此類的二進(jìn)制字節(jié)流”這個(gè)動(dòng)作放到虛擬機(jī)外部去實(shí)現(xiàn)休建，以便讓應(yīng)用程序自己決定如何去獲取所需要的類乍恐，實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)作的代碼模塊稱為“類加載器”。類加載器除了有加載類的作用丰包，還有一個(gè)舉足輕重的作用禁熏，對(duì)于每一個(gè)類，都需要由加載它的加載器和這個(gè)類本身共同確立這個(gè)類在Java虛擬機(jī)中的唯一性邑彪。也就是說瞧毙，兩個(gè)相同的類，只有是在同一個(gè)加載器加載的情況下才“相等”寄症，這里的“相等”是指代表類的Class對(duì)象的equals()方法宙彪、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法的返回結(jié)果有巧，也包括instanceof關(guān)鍵字對(duì)對(duì)象所屬關(guān)系的判定結(jié)果释漆。下面是演示代碼：
? 運(yùn)行結(jié)果：
? 可以看到 ，這個(gè)對(duì)象與類test.Test做所屬類型檢查的時(shí)候卻返回了false篮迎，這是因?yàn)樘摂M機(jī)中存在了兩個(gè)Test類男图，一個(gè)是由系統(tǒng)應(yīng)用程序類加載的，另一個(gè)是由我們自定義的類加載器加載的甜橱，雖然都來自同一個(gè)Class文件逊笆，但依然是兩個(gè)獨(dú)立的類，做對(duì)象所屬類型檢查時(shí)結(jié)果自然為false岂傲。
2.2 雙親委派模型
? 從虛擬機(jī)的角度來講难裆，只存在兩種不同的類加載器：一種是啟動(dòng)類加載器（Bootstrap ClassLoader），這個(gè)類加載器使用C++語言實(shí)現(xiàn)镊掖，是虛擬機(jī)自身的一部分乃戈；另一種就是所有其他的類加載器，這些類加載器都是由Java語言實(shí)現(xiàn)亩进，獨(dú)立于虛擬機(jī)外部症虑，并且全都繼承自抽象類java.lang.ClassLoader。但是從java開發(fā)人員的角度來看归薛，類加載器還可以劃分的更細(xì)一些侦讨。
① 啟動(dòng)類加載器（Bootstrap ClassLoader）是由C/C++編譯而來的，主要負(fù)責(zé)加載JAVA_HOME\lib目錄或者被-Xbootclasspath參數(shù)指定目錄中的部分類苟翻，具體加載哪些類可以通過“System.getProperty(“sun.boot.class.path”)”來查看韵卤。
② 擴(kuò)展類加載器（Extension ClassLoader）由sun.misc.Launcher.ExtClassLoader實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)加載JAVA_HOME\lib\ext目錄或者被java.ext.dirs系統(tǒng)變量指定的路徑中的所有類庫(kù)崇猫，可以用通過“System.getProperty(“java.ext.dirs”)”來查看具體都加載哪些類沈条。
③ 應(yīng)用程序類加載器（Application ClassLoader）由sun.misc.Launcher.AppClassLoader實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)加載用戶類路徑（我們通常指定的classpath）上的類诅炉，如果程序中沒有自定義類加載器蜡歹，應(yīng)用程序類加載器就是程序默認(rèn)的類加載器屋厘。
? 應(yīng)用程序都是由這3種類加載相互配合進(jìn)行加載的，如果有必要月而，還可以加入自定義的類加載器汗洒。
? 類加載器之間的層次關(guān)系，稱為類加載器的雙親委派模型（Parents Delegation Model）父款。雙親委派模型要求除了頂層的啟動(dòng)類加載器外溢谤，其余的類加載器都應(yīng)有自己的父類加載器。這里類加載器之間的父子關(guān)系一般不會(huì)以繼承的關(guān)系來實(shí)現(xiàn)憨攒，而是都使用組合關(guān)系來復(fù)用父類加載器的代碼世杀。
? 雙親委派模型的工作方式是：如果一個(gè)類加載器收到了子類加載的請(qǐng)求，它首先不會(huì)自己去嘗試加載這個(gè)類肝集，而是把這個(gè)請(qǐng)求委派給父類加載器去完成瞻坝，每一個(gè)層次的類加載器都是如此，因此所有的加載請(qǐng)求最后都應(yīng)該傳送到頂層的啟動(dòng)類加載器中杏瞻，只有當(dāng)父類加載器反饋?zhàn)约簾o法完成這個(gè)加載請(qǐng)求（它的搜索范圍沒有找到所需的類）時(shí)所刀，子類加載器才會(huì)嘗試去自己加載。
? 再來看它的實(shí)現(xiàn)代碼捞挥，實(shí)現(xiàn)雙親委派的代碼都集中在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法之中勉痴，如下面代碼所示：
? 這段代碼的主要意思就是先檢查是否已經(jīng)被加載過，若沒有加載則調(diào)用父類加載器的loadClass()方法树肃，若父類加載器為空則默認(rèn)使用啟動(dòng)類加載器作為父加載器。如果父類加載器加載失敗瀑罗，拋出ClassNotFoundException異常后胸嘴，再調(diào)用自己的findClass()方法進(jìn)行加載。
