JVM结构-类加载（类加载子系统，类加载的角色，类加载的过程，类加载器分类，双亲委派机制，类的主/被动使用）

JVM 结构-类加载

- - 2.1类加载子系统
  - 2.2类加载的角色
  - 2.3类加载的过程
  - - 2.3.1加载
    - 2.3.2链接
    - 2.3.3初始化
  - 2.4类加载器分类
  - - 2.4.1 引导类加载器
    - 2.4.2扩展类加载器
    - 2.4.3应用程序类加载器
  - 2.5双亲委派机制
  - 2.6类的主动/被动使用

2.1类加载子系统

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类加载器子系统负责从文件系统或者网络中加载 class 文件。 classLoader只负责 class 文件的加载，至于它是否可以运行，则由 Execution Engine 决定。 加载的类信息存放于一块称为方法区(元空间)的内存空间

2.2类加载的角色

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class file 存在于硬盘上,可以理解为设计师画在纸上的模板,而最终这个模板在执行的时候是要加载 JVM 当中来,根据这个模板实例化出 n 个一模一样的实例
class file 加载到 JVM 中,被称为 DNA 元数据模板,放在方法区中.
在.class–>JVM–>最终称为元数据模板,此过程就要有一个运输工具(类加载器 Class Loader),扮演一个快递员的角色

2.3类加载的过程

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2.3.1加载

通过类名(地址)获取此类的二进制字节流.
将这个字节流所代表的静态存储结构转换为方法区(元空间)的运行时结构.
在内存中生成一个代表这个类的 java.lang.Class 对象,作为这个类的各种数据的访问入口.

2.3.2链接

验证：检验被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致；

验证文件格式是否一致: class 文件在文件开头有特定的文件标识(字节码文件都以 CA FE BA BE 标识开头);主,次版本号是否在当前 java 虚拟机接收范围内.

**元数据验证:**对字节码描述的信息进行语义分析,以保证其描述的信息符合 java 语言规范的要求,例如这个类是否有父类;是否继承浏览不允许被继承的类 (final 修饰的类)…

准备：准备阶段则负责为类的静态属性分配内存，并设置默认初始值（如：int默认值0）； 不包含用 final 修饰的 static 常量,在编译时进行初始化.

例如: public static int value = 123；

value 在准备阶段后的初始值是 0,而不是 123.

解析：将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用（符号引用是 Class 文件的逻辑符号，直接引用指向的方法区中某一个地址）

例如: 编写代码方法1 中调用方法2 (符号引用)类加载到内存后把符号的引用地址换成内存的地址引用

2.3.3初始化

类什么时候初始化?

1 )创建类的实例，也就是 new 一个对象

2）访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值

3）调用类的静态方法

4）反射（Class.forName(“”)）

5）初始化一个类的子类（会首先初始化子类的父类）

类的初始化顺序

先初始化静态的,多个静态的按照从上向下的顺序执行,

如果类有父类,则先初始化父类的静态,然后是子类.

如果是创建对象,先调用父类的构造方法,然后是子类自己的构造方法

顺序是：父类 static –> 子类 static –> 父类构造方法-

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2.4类加载器分类

站在 JVM 的角度看,类加载器可以分为两种:

引导类加载器(启动类加载器 Bootstrap ClassLoader). （不是java语言写的）
其他所有类加载器,这些类加载器由 java 语言实现,独立存在于虚拟机外部,并且全部继承自抽象类java.lang.ClassLoader（java语言写的）

**站在 java 开发人员的角度来看,**类加载器就应当划分得更细致一些.自 JDK1.2 以来 java一直保持者三层类加载器

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Mz8x6hVD-1678444842427)(C:\Users\封纪元\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1641737528181.png)]$

2.4.1 引导类加载器

这个类加载器使用 C/C++语言实现,嵌套在 JVM 内部.它用来加载 java 核心类库
并不继承于 java.lang.ClassLoader 没有父加载器
负责加载扩展类加载器和应用类加载器,并为他们指定父类加载器
出于安全考虑,引用类加载器只加载存放在<JAVA_HOME>\lib 目录,或者被-Xbootclasspath 参数锁指定的路径中存储放的类.

2.4.2扩展类加载器

Java 语言编写的,由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 实现.
派生于 ClassLoader 类.
从 java.ext.dirs 系统属性所指定的目录中加载类库,或从 JDK 系统安装目录的 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,也会自动由扩展类加载器加载.

2.4.3应用程序类加载器

Java 语言编写的,由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 实现.
派生于 ClassLoader 类.
加载我们自己定义的类,用于加载用户类路径(classpath)上所有的类.
该类加载器是程序中默认的类加载器

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-kGd0Pm0L-1678444842427)(C:\Users\封纪元\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1641738018908.png)]$

ClassLoader 类，它是一个抽象类，其后所有的类加载器都继承自 ClassLoader （不包括启动类加载器）

2.5双亲委派机制

Java 虚拟机对 class 文件采用的是按需加载的方式,也就是说当需要该类时才会将它的 class 文件加载到内存中生成 class 对象.而且加载某个类的 class 文件时,Java 虚拟机采用的是双亲委派模式,即把请求交由父类处理,它是一种任务委派模式

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-tpTRt9nW-1678444842427)(C:\Users\封纪元\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1641738216257.png)]$

工作原理:

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的加载器去执行.
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.
如果父类加载器可以完成类的加载任务,就成功返回,倘若父类加载器无法完成加载任务,子加载器才会尝试自己去加载,这就是双亲委派机制. 如果均加载失败，就会抛出 ClassNotFoundException 异常。

工作原理简述：

类的加载时按需加载,使用时才会加载.

类加载时,加载器都会将类交给父级类加载器加载.

如果所有的父级加载没有找到类,

则一级一级的向下委派查找.

如果都找不到,那么就会抛出异常.

思考：

我们自己创建一个名为 java.lang 的包,再创建一个名为 String 的类,当我们 new String()时,会将加载创建核心类库中的 String 对象还是创建我们自己创建的 String 类对象?

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