类加载器深入剖析

类加载器深入剖析
Java虚拟机与程序的生命周期
在如下几种情况下，Java虚拟机将结束生命周期
–执行了System.exit()方法
–程序正常执行结束
–程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终
止
–由于操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程
终止

类的加载连接与初始化
 加载：查找并加载类的二进制数据
 连接
–验证：确保被加载的类的正确性
–准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值
–解析：把类中的符号引用转换为直接引用
 初始化：为类的静态变量赋予正确的初始值
 
 Java程序对类的使用方式可分为两种
–主动使用
–被动使用
 所有的Java虚拟机实现必须在每个类或接口被Java程序“首次主动使用”时才初始化他们
 主动使用（六种）
–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（如Class.forName(“com.shengsiyuan.Test”)）
–初始化一个类的子类
–Java虚拟机启动时被标明为启动类的类（Java Test）
 除了以上六种情况，其他使用Java类的方式都被看作是对类的被动使用，都不会导致类的初始化
 
 类的加载
  类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在堆区创建一个java.lang.Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构
 
 加载.class文件的方式
–从本地系统中直接加载
–通过网络下载.class文件
–从zip，jar等归档文件中加载.class文件
–从专有数据库中提取.class文件
–将Java源文件动态编译为.class文件
 
 类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象
 Class对象封装了类在方法区内的数据结构,并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口
 有两种类型的类加载器
–Java虚拟机自带的加载器
 根类加载器（Bootstrap）
 扩展类加载器（Extension）
 系统类加载器（System）
–用户自定义的类加载器
 java.lang.ClassLoader的子类
 用户可以定制类的加载方式
 类加载器并不需要等到某个类被“首次主动使用”时再加载它
 
 JVM规范允许类加载器在预料某个类将要被使用时就预先加载它，如果在预先加载的过程中遇到了.class文件缺失或存在错误，类加载器必须在程序首次主动使用该类时才报告错误（LinkageError错误）
 如果这个类一直没有被程序主动使用，那么类加载器就不会报告错误
 类的验证
 类被加载后，就进入连接阶段。连接就是将已经读入到内存的类的二进制数据合并到虚拟机的运行时环境中去。
 
 类的验证的内容
–类文件的结构检查
–语义检查
–字节码验证
–二进制兼容性的验证
 
 类的验证主要包括内容
 类文件的结构检查:确保类文件遵从Java类文件的固定格式
 语义检查:确保类本身符合Java语言的语法规定,比如验证final类型的类没有子类,以及final类型的方法没有被覆盖
 字节码验证:确保字节码流可以被Java安全地执行.字节码流代表Java方法(包括静态方法和实例方法),它是由被称作操作码的单字节指令组成的序列,每一个操作码后都跟着一个或多个操作数.字节码验证步骤会检查每个操作码是否合法,即是否有着合法的操作数
 二进制兼容的验证:确保相互引用的类之间协调一致.例如在Worker类的gotoWork()方法中会调用Car类的run()方法,假如不存在(当Worker类和Car类的版本不兼容,就会出现这种问题),就会抛出NoSuchMethodError错误
 
 
 
 
 
 类的初始化步骤
 
 主动使用（六种）
–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（如
Class.forName(“com.shengsiyuan.Test”)
）
–初始化一个类的子类
–Java虚拟机启动时被标明为启动类的类（Java
Test）
 
 除了上述六种情形，其他使用Java类的方
式都被看作是被动使用，不会导致类的初
始化
 
 只有当程序访问的静态变量或静态方法确
实在当前类或当前接口中定义时，才可以
认为是对类或接口的主动使用
 调用ClassLoader类的loadClass方法加载
一个类，并不是对类的主动使用，不会导
致类的初始化。
 例一.

import java.util.Random;class Yhk {public static void main(String[] args){System.out.println(t1.x);System.out.println("==1==");System.out.println(t1.y);System.out.println("==2==");System.out.println(t2.x);}}class t1{final static int x = 6/2;//编译时常量,首次调用时,不会对类初始化static  int y = 10;static{System.out.println("t1--coming");}}class t2{final static int x = new Random().nextInt();//运行时常量,首次调用时,不会对类初始化static{System.out.println("t2--coming");}}/*运行结果:3==1==t1--coming10==2==t2--coming-785175624*/

例二.

//同一个类只会初始化一次,前提是同一命名空间的类加载器,换句话说,可以被不在同一命名空间(没有父子关系)的类加载器多次初始化//对子类的初始化会导致父类的初始化,但反之不成立class Yhk {public static void main(String[] args){Parent p;System.out.println("--------");p = new Parent();System.out.println("--------");System.out.println(Parent.x);System.out.println(Child.x);}static {System.out.println("====main====");}}class Parent{static int x = 10;static {System.out.println("--Parent--");}}class Child extends Parent{static int x = 100;static {System.out.println("--Child--");}}/*执行结果是:====main====----------Parent----------10--Child--100 */ 

 

例三.

class Parent{static int a = 3;static {System.out.println("Parent static block");}static void doSomething(){System.out.println("do something");}}class Child extends Parent{static {System.out.println("child static block");}}class Yhk{public static void main(String[] args) {System.out.println(Child.a);Child.doSomething();}}//只有当程序访问的静态变量或静态方法确实在当前类或当前接口中定义时,才可以认为是对类或接口的主动使用/*运行结果:Parent static block3do something*/

例四.

class CL{static{System.out.println("CL static block");}}class Yhk{public static void main(String[] args) throws Exception{//获得系统类加载器ClassLoader loader = ClassLoader.getSystemClassLoader();Class<?> clazz = loader.loadClass("CL");System.out.println(clazz.getName());System.out.println("----");clazz = Class.forName("CL");}}//loadClass并不是对类的主动使用,不会导致类的初始化/*结果:CL----CL static block*/