JVM（三）-类加载器概括与类加载过程

内存结构详细图：

内存结构详细图

类加载器子系统负责从文件系统中加载.class文件。class文件中有特定的开头标识（链接Linking阶段的验证（Verify）阶段来验证），所以只要符合JVM规范的calss文件，不管使用何种语言编写，都可以被类加载器加载。

ClassLoader只负责class文件的加载，Execution Engine（执行引擎）来验证是否可以运行。

加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息之外，方法区中还会存放运行时的常量池信息，可能还包含字符串常量和数字常量（class文件中的常量池部分的内存映射）

类的加载过程：

1、通过一个类的全限定名获取定义此类的二进制字节流

2、将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区（永久带（jdk1.7以及以前）之后元空间）的运行时数据结构

3、在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种访问入口

加载.class的方式

从本地系统中直接加载

从网络中获取，典型场景：web Applet

从zip压缩包中读取，成为日后jar、war格式的基础

运行时计算生成，使用最多的是：动态代理技术

由其他文件生成，典型场景：JSP应用

从专有数据库中提取.class文件，比较少见

从加密文件中获取，典型的防止class文件被反编译的保护措施

类的链接（Linking）阶段：

验证（Verify）

目的在于确保Class文件的字节流中包含信息的合法性，符合当前虚拟机的需求，保证被加载类的准确性，不会危害虚拟机自身的安全。

主要包括四种验证：文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证

准备（Prepare)

为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值，即零值。

这里不包含final修饰的static，因为final在编译的时候就会分配了，准备阶段会显示初始化。

这里不会为实例变量分配初始化，类变量会分配在方法区中，而示例变量是会随着对象一起分配到java堆中

扩展：

public static int a = 4;// prepare阶段 a = 0; initial阶段：a = 4;

final修饰的变量（此时应该称为常量），在程序编译的时候就已经赋值完成

解析（Resolve）

将常量池中的符号引用转换为直接引用的过程。

事实上，解析操作往往会伴随着JVM在执行完初始化之后再执行。

符号引用就是一组符号来描述所引用的目标。符号引用的字面量形式明确定义在《java虚拟机规范》的Class文件格式中。直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个简介定位到目标的句柄。

解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等。对应常量池中的CONSTANT_Class_info、CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info等。

类的初始化（Initiialization)阶段：

初始化的过程就是执行类的构造器方法<clinit>()（class init）的过程。

此方法不需要定义，是javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来的。

构造方法中的指令按照语句在源文件中的出现的顺序执行。

<clinit>()不同于类的构造器。（关联：构造器是虚拟机视角下的<init>())

若该类具有父类，JVM会保证子类的<clinit>()执行前，父类的<clinit>()已经执行完毕。

虚拟机必须保证一个类的<clinit>()方法在多线程下被同步加锁。

扩展：

任何一个类生命以后，内部至少存在一个类的构造器。

如果类中有静态变量的赋值操作，或者静态代码块的存在。则在编译之后，会生成clinit方法。