Java互联网架构-类的加载机制

序言

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，系统会通过加载，连接，初始化三个步骤来对该类进行初始化，JVM将会连续完成这三个步骤，也把这三个步骤统称为类加载或类初始化。

类加载指的是将类Class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象，也就是说程序使用任何类时，系统都会为之建立一个java.lang.Class对象

类是某一类对象的抽象，类是概念层次的东西，但类也是一种对象，每个类是一批具有相同特征的对象的抽象，而系统中所有类，它们实际上也是对象，都是java.lang.Class的实例

类的加载由类加载器完成，类加载器通常由JVM提供，这些类加载器也是所有程序运行的基础，JVM提供的这些类加载器通常被称为系统类加载器，开发者也可以通过继承ClassLoader基类来创建自己的类加载器。

一丶什么是类的加载

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。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。

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

二、类的生命周期

当我们编写一个java的源文件后，经过编译会生成一个后缀名为class的文件，这种文件叫做字节码文件，只有这种字节码文件才能够在java虚拟机中运行，java类的生命周期就是指一个class文件从加载到卸载的全过程。

一个java类的完整的生命周期会经历加载、连接、初始化、使用、和卸载五个阶段，当然也有在加载或者连接之后没有被初始化就直接被使用的情况，如图所示：

下面我们就依次来说一说这五个阶段。

1.加载：查找并加载类的二进制数据

加载时类加载过程的第一个阶段，在加载阶段，虚拟机需要完成以下三件事情：

通过一个类的全限定名来获取其定义的二进制字节流。

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。

在Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为对方法区中这些数据的访问入口。

相对于类加载的其他阶段而言，加载阶段（准确地说，是加载阶段获取类的二进制字节流的动作）是可控性最强的阶段，因为开发人员既可以使用系统提供的类加载器来完成加载，也可以自定义自己的类加载器来完成加载。

加载阶段完成后，虚拟机外部的 二进制字节流就按照虚拟机所需的格式存储在方法区之中，而且在Java堆中也创建一个java.lang.Class类的对象，这样便可以通过该对象访问方法区中的这些数据。

2.连接

连接阶段比较复杂，一般会跟加载阶段和初始化阶段交叉进行，这个阶段的主要任务就是做一些加载后的验证工作以及一些初始化前的准备工作，可以细分为三个步骤：验证、准备和解析。

验证：当一个类被加载之后，必须要验证一下这个类是否合法，比如这个类是不是符合字节码的格式、变量与方法是不是有重复、数据类型是不是有效、继承与实现是否合乎标准等等。总之，这个阶段的目的就是保证加载的类是能够被jvm所运行。

准备：准备阶段的工作就是为类的静态变量分配内存并设为jvm默认的初值，对于非静态的变量，则不会为它们分配内存。有一点需要注意，这时候，静态变量的初值为jvm默认的初值，而不是我们在程序中设定的初值。jvm默认的初值是这样的：

• 基本类型（int、long、short、char、byte、boolean、float、double）的默认值为0。

• 引用类型的默认值为null。

• 常量的默认值为我们程序中设定的值，比如我们在程序中定义final static int a = 100，则准备阶段中a的初值就是100。

3.初始化

• 初始化，为类的静态变量赋予正确的初始值，JVM负责对类进行初始化，主要对类变量进行初始化。在Java中对类变量进行初始值设定有两种方式：

• ①声明类变量是指定初始

• 值

• ②使用静态代码块为类变量指定初始值

• JVM初始化步骤

• 1、假如这个类还没有被加载和连接，则程序先加载并连接该类

• 2、假如该类的直接父类还没有被初始化，则先初始化其直接父类

• 3、假如类中有初始化语句，则系统依次执行这些初始化语句

• 类初始化时机：只有当对类的主动使用的时候才会导致类的初始化，类的主动使用包括以下六种：

• – 创建类的实例，也就是new的方式

• – 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”)）

• – 初始化某个类的子类，则其父类也会被初始化

• – Java虚拟机启动时被标明为启动类的类（Java Test），直接使用java.exe命令来运行某个主类。

4.使用

类的使用包括主动引用和被动引用，主动引用在初始化的章节中已经说过了，下面我们主要来说一下被动引用：

• 引用父类的静态字段，只会引起父类的初始化，而不会引起子类的初始化。

• 定义类数组，不会引起类的初始化。

• 引用类的常量，不会引起类的初始化。

被动引用的示例代码：

5.卸载

由Java虚拟机自带的类加载器所加载的类，在虚拟机的生命周期中，始终不会被卸载。Java虚拟机自带的类加载器包括根类加载器、扩展类加载器和系统类加载器。Java虚拟机本身会始终引用这些类加载器，而这些类加载器则会始终引用它们所加载的类的Class对象，因此这些Class对象始终是可触及的。由用户自定义的类加载器加载的类是可以被卸载的。

总 结

以上是对类的加载机制总结，分享给大家，希望大家可以了解什么是类的加载机制。觉得收获的话可以点个关注收藏转发一波喔，谢谢大佬们支持。（吹一波，233~~）