深入理解虚拟机-虚拟机加载机制

• 虚拟机类加载机制
• • 类加载机制
  • 类加载时机
  • 接口的加载过程和类的加载过程的不同
  • 加载阶段
  • 验证
  • • 文件格式验证
    • 元数据验证
    • 字节码验证
    • 符号引用验证
  • 准备
  • 解析
  • 初始化
  • 类加载器
  • 双亲委派模式

java虚拟机将Class文件加载到内存，并对数据进行校验，转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这个过程被称为虚拟机的类加载机制。

类型的加载，链接和初始化过程都是在程序运行期间完成的，

生命周期
加载 验证 准备 解析 初始化 使用 卸载
这些阶段通常交叉的混合进行。

解析和初始话阶段可能调换，为了支持java运行时绑定。

加载的实际由虚拟机具体实现来自由把握

规定了必须初始化的六种情况：
1，遇到new,getstatic,putstatic,invokestatic这四条字节码时，没初始化，必须先初始化。常见场景：
（1）使用new关键字实例化
（2）读取或设置一个类型的静态字段（被final修饰，已经在编译时期将结果放入常量池的静态字段 除外
（3）调用一个类型的静态方法时
2，反射调用时
3，初始化子类 发现父类还没初始化时
4，虚拟机启动时 执行的主类需要先实例化
5，jdk7新接入的动态语言支持 如果javv.lang.invoke.MethodHandle 实例最后的解析结果是REF_getStatic,REF_putStatic,REF_invokeStatic,REF_newInvokeSpecial四种类型方法的句柄，并且方法句柄对应的类没有进行过初始化，则需要先初始化
6，当接口中定义了jdk8新加入的默认方法是，如果该接口的实现类被实例化，那接口要在其之前初始化
以上引用方式被称为主动引用。
除此之外的引用都不会引发初始化，称为被动引用。

一个类初始化时，要求父类全部初始化过了，但一个接口初始化时，并不要求父类初始化，

java虚拟机需要完成三个事情：
1，通过类的全限定名来获取定义此类的二进制流
2，将这个字节流所代表的静态存储数据转化为方法区的运行数据结构
3，在Java堆内存中创建代表这个类的java.lang.class对象，作为方法区的各种数据的访问入口，

数组类本身不通过java类加载器创建，它是由java虚拟机直接在内存中动态创建。但数组去掉所有维度的元素类型，还是依靠类加载器实现。

数组类的创建遵循以下过程：
1，如果数组的组件类型（去掉一个维度的类型，）是引用类型，则递归采用上述的加载过程。
2，如果数组的组件不是引用类型（如 int）java虚拟机会将数组标记为和引导类加载器关联
3，数组类的可访问性与它的组件访问性一致。

这一阶段的目的是确保Class类的信息符合java虚拟机规范的全部约束要求，
主要有四个阶段的验证动作:

1，是否以魔数开头
2，主次版本号
3，常量池引用是否存在 是否正常
4，编码是否规范
5，文件各部分是否有被删除的
…

对字节码描述信息进行语义分析
1，类是否有父类（object除外）
2，是否继承final类
3，非抽象类 是否实现了父类和接口的所有要i求实现的方法
…

主要通过数据流分析和控制流分析，确定语义是否合法，符合逻辑。对类的方法体（class文件的code属性）进行校验分析。
1，保证调用int 就是int
2，跳转指令不跳出方法体外
3，保证类型转换有效
…

为了节约时间，jdk6以后把校验辅助放置在javac编译器里实现，给方法体Code属性的属性表增加一项名为“StackMapTable"的新属性， java验证阶段 检查该属性即可。

在解析阶段发生，当虚拟机将符号引用转为直接引用的时候，可以理解为对类自身以外的各类信息进行匹配校验，就是该类是否缺少依赖，或者依赖不可访问。

正式为类中定义的变量（静态变量）分配内存并设置变量的初始值，逻辑上这些变量应存在方法区。
实例变量则是在实列话时赋值
如果静态变量被final修饰 则此时赋值不是初始值，而是定义的值。

是将java虚拟机的符号引用转换为直接引用的过程，
符号引用：与内存布局无关的，是class文件中明确定义的
直接引用：直接指向目标的指针，相对偏移量或者一个能间接定位到目标的句柄。使用直接引用 意味着内存已经存在该目标

对一个目标的解析可以缓存 避免重复解析 除了动态调用限定符

初始化阶段主要是执行类构造器()方法，就是根据程序员的程序编码初始化实例变量和其他资源。

通过一个类的全限定名来获得描述该类的二进制流，这个动作放到Java虚拟机外部实现，实现这个的动作的代码被称为”类加载器“

只有同一个类加载器加载的 同一个class文件 才有可能相同。

在java虚拟机的角度来看，只存在：一种启动类加载器，是虚拟机的一部分，一种是其他所有类的加载器，这些类加载器都独立于虚拟机外；
但java开发人员看来分得更细致一些，jdk1.2以来主要保持着三层类加载器，
双亲委派架构：
1，启动类加载器：这个类负责加载llib 目录或者被-Xbootclasspath指定的路径中存放的，而且是java虚拟机能识别的类库加载到虚拟机内存中
2，扩展类加载器：以java代码的形式存在 负责加载libext 目录中的，或被java.ext.dirs 系统变量所指定的路径中所有的类库，是java系统类库的扩展机制，后来被模块化的天然扩展机制能力所取代。
3.应用程序类加载器：别称 系统类加载器 它负责加载用户路径上的所有类库，开发者同样可以在代码中直接使用。

各种类加载器的层次关系被称为双亲委派模型，该模型要求除了启动类的加载器，都应有自己的父类加载器，并不是通过继承实现，而是通过组合服用父类代码。
一个加载器收到一个类加载请求，它会向父类加载器请求，当父类加载器不行时，才会自己尝试。因此java中的类具有层次关系，你创建的object类不会影响java程序的object类