一、类加载子系统概述

• 类加载子系统负责从文件系统或者网络中加载Class文件，class文件在文件开头有特定的文件标识。
• ClassLoader只负责class文件的加载，至于它是否可以运行，则由（执行引擎）Execution Engine决定。
• 加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外，方法区中还会存放运行时常量池信息，可能还包括字面量和数字常量（这部分常量是Class文件中常量池部分的内存映射）。

• 类加载子系统可以分为加载阶段，链接阶段和初始化阶段。

  
  类加载子系统

二、类加载的三个阶段

1、加载阶段

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数据的访问入口。

字节码文件的来源可以是：

• 本地系统
• 网络获取：Web Applet
• zip压缩包中读取，是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，如JSP
• 从专有数据库中提取.class文件。
• 从加密文件中获取。

2、链接阶段（颜色越深越重要）。

链接阶段

3、初始化阶段。

初始化阶段

例如有下面一段代码：

package com.ronghao.loadclass;

public class ClinitTest {
    //任何一个类声明以后，都会至少有一个构造器
    private int a = 1;
    private static int c = 3;
    public static void main(String[] args) {
        int b = 2;
    }
    public ClinitTest(){
        a= 10;
        int d= 20;
    }
}

编译为class文件后用jclasslib打开，可以看到字节码文件的方法中有一个Clinit，里面的字节码程序就是用于初始化上述代码的静态变量c。

初始化阶段-执行类构造器方法<Clinit>

三、类加载器的分类

JVM支持两种类型的类加载器。

1、引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）

• 使用C/C++实现，嵌套在JVM内部，无法在Java代码中获取引导类加载器的对象。
• 作用是加载Java的核心库（Java_HOME/jre/lib/rt.jar、resources.jar或sun.bbot.class.path路径下的内容），用于提供JVM自身需要的类。
• 没有父加载器。
• 加载ExtClassLoader（扩展类加载器），并指定为其的父类加载器
• 出于安全考虑，Bootstrap启动类加载器只加载包名为java、javax、sun等开头的类。

2、自定义类加载器（User-Defined ClassLoader）

自定义类加载器是通过Java语言实现的，全都是抽象类ClassLoader的子类。
Java中内置的已经定义好的自定义类类加载器最常见的是两个，即ExtClassLoader和AppClassLoader，它们都是定义在sun.misc包下的Launcher类中的静态内部类。

ClassLoader的继承关系

扩展类加载器（Extension ClassLoader）-

• 从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或从JDK的安装目录jre/lib/ext子目录（扩展目录下）加载类库。如果用户创建的Jar放在此目录下，也会被扩展类加载器加载。
• 父类加载器是引导类加载BootstrapClassLoader）。

系统类加载器（应用程序类加载器，AppClassLoader）

• 负责加载环境变量classpath或系统属性java.class.path指定路径下的类库。
• 该类加载器是程序中默认的类加载器，即如果不特殊指定，用户自己写的类都是由它完成加载。-
• 通过ClassLoader#getSystemClassLoader（）方法可以获取到该类加载器。
• 父类加载器是扩展类加载器ExtClassLoader。

四、获取类加载器的几种方式。

获取类加载器的几种方式

    /**
     * output：
     * null
     * sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
     * sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1b6d3586
     */
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //1.String类是Bootstrap加载器加载的，是C++实现，所以为null。
            ClassLoader classLoader = Class.forName("java.lang.String").getClassLoader();
            System.out.println(classLoader);
            //2.当前程序的上下文类加载器为应用程序加载器。
            ClassLoader classLoader1 = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
            System.out.println(classLoader1);
            //3.系统类加载器（应用程序类加载器AppClassLoader）的父加载器是
            System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent());
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

五、主动使用与被动使用

Java虚拟机对class文件采用的是按需加载的方式，也就是说当需要使用该类时才会将它的class文件加载到内存生成class对象。
Java程序对类的使用方式为：主动使用和被动使用
主动使用分为以下7中情况：

• 创建类的实例
• 访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值。
• 调用类的静态方法。
• 反射（Class.forName("java.lang.String")）
• 初始化一个类的子类（因为子类对象的初始化会调用父类的构造器）
• Java虚拟机启动时被标名为启动类的类。
• JDK 7开始提供的动态语言支持：java.lang.invoke.MethodHandle实例的解析结果等。
  除了以上七种情况，其他使用Java类的方式都被看做是对类的被动使用，都不会导致类的初始化。

六、双亲委派机制

工作原理：

1. 如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类加载器去执行。
2. 如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归请求最终将到达顶层的启动类加载器。

3. 如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载。

   
   双亲委派机制