JVM类加载机制详解（一）JVM类加载过程
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首先Throws（拋出）幾個(gè)自己學(xué)習(xí)過程中一直疑惑的問題：
1、什么是類加載？什么時(shí)候進(jìn)行類加載？
2、什么是類初始化？什么時(shí)候進(jìn)行類初始化？
3、什么時(shí)候會為變量分配內(nèi)存？
4、什么時(shí)候會為變量賦默認(rèn)初值？什么時(shí)候會為變量賦程序設(shè)定的初值？
5、類加載器是什么？
6、如何編寫一個(gè)自定義的類加載器？
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首先，在代碼編譯后，就會生成JVM（Java虛擬機(jī)）能夠識別的二進(jìn)制字節(jié)流文件（*.class）。而JVM把Class文件中的類描述數(shù)據(jù)從文件加載到內(nèi)存，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、轉(zhuǎn)換解析、初始化，使這些數(shù)據(jù)最終成為可以被JVM直接使用的Java類型，這個(gè)說來簡單但實(shí)際復(fù)雜的過程叫做JVM的類加載機(jī)制。
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Class文件中的“類”從加載到JVM內(nèi)存中，到卸載出內(nèi)存過程有七個(gè)生命周期階段。類加載機(jī)制包括了前五個(gè)階段。
如下圖所示：
其中，加載、驗(yàn)證、準(zhǔn)備、初始化、卸載的開始順序是確定的，注意，只是按順序開始，進(jìn)行與結(jié)束的順序并不一定。解析階段可能在初始化之后開始。
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另外，類加載無需等到程序中“首次使用”的時(shí)候才開始，JVM預(yù)先加載某些類也是被允許的。（類加載的時(shí)機(jī)）
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一、類的加載
我們平常說的加載大多不是指的類加載機(jī)制，只是類加載機(jī)制中的第一步加載。在這個(gè)階段，JVM主要完成三件事：
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1、通過一個(gè)類的全限定名（包名與類名）來獲取定義此類的二進(jìn)制字節(jié)流（Class文件）。而獲取的方式，可以通過jar包、war包、網(wǎng)絡(luò)中獲取、JSP文件生成等方式。
2、將這個(gè)字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這里只是轉(zhuǎn)化了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并未合并數(shù)據(jù)。（方法區(qū)就是用來存放已被加載的類信息，常量，靜態(tài)變量，編譯后的代碼的運(yùn)行時(shí)內(nèi)存區(qū)域）
3、在內(nèi)存中生成一個(gè)代表這個(gè)類的java.lang.Class對象，作為方法區(qū)這個(gè)類的各種數(shù)據(jù)的訪問入口。這個(gè)Class對象并沒有規(guī)定是在Java堆內(nèi)存中，它比較特殊，雖為對象，但存放在方法區(qū)中。
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二、類的連接
類的加載過程后生成了類的java.lang.Class對象，接著會進(jìn)入連接階段，連接階段負(fù)責(zé)將類的二進(jìn)制數(shù)據(jù)合并入JRE（Java運(yùn)行時(shí)環(huán)境）中。類的連接大致分三個(gè)階段。
1、驗(yàn)證：驗(yàn)證被加載后的類是否有正確的結(jié)構(gòu)，類數(shù)據(jù)是否會符合虛擬機(jī)的要求，確保不會危害虛擬機(jī)安全。
2、準(zhǔn)備：為類的靜態(tài)變量（static filed）在方法區(qū)分配內(nèi)存，并賦默認(rèn)初值（0值或null值）。如static int a = 100;
靜態(tài)變量a就會在準(zhǔn)備階段被賦默認(rèn)值0。
對于一般的成員變量是在類實(shí)例化時(shí)候，隨對象一起分配在堆內(nèi)存中。
另外，靜態(tài)常量（static final filed）會在準(zhǔn)備階段賦程序設(shè)定的初值，如static final int a = 666; ?靜態(tài)常量a就會在準(zhǔn)備階段被直接賦值為666，對于靜態(tài)變量，這個(gè)操作是在初始化階段進(jìn)行的。
3、解析：將類的二進(jìn)制數(shù)據(jù)中的符號引用換為直接引用。
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三、類的初始化
類初始化是類加載的最后一步，除了加載階段，用戶可以通過自定義的類加載器參與，其他階段都完全由虛擬機(jī)主導(dǎo)和控制。到了初始化階段才真正執(zhí)行Java代碼。
類的初始化的主要工作是為靜態(tài)變量賦程序設(shè)定的初值。
如static int a = 100;在準(zhǔn)備階段，a被賦默認(rèn)值0，在初始化階段就會被賦值為100。
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Java虛擬機(jī)規(guī)范中嚴(yán)格規(guī)定了有且只有五種情況必須對類進(jìn)行初始化：
1、使用new字節(jié)碼指令創(chuàng)建類的實(shí)例，或者使用getstatic、putstatic讀取或設(shè)置一個(gè)靜態(tài)字段的值（放入常量池中的常量除外），或者調(diào)用一個(gè)靜態(tài)方法的時(shí)候，對應(yīng)類必須進(jìn)行過初始化。
2、通過java.lang.reflect包的方法對類進(jìn)行反射調(diào)用的時(shí)候，如果類沒有進(jìn)行過初始化，則要首先進(jìn)行初始化。
3、當(dāng)初始化一個(gè)類的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)其父類沒有進(jìn)行過初始化，則首先觸發(fā)父類初始化。
4、當(dāng)虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)，用戶需要指定一個(gè)主類（包含main()方法的類），虛擬機(jī)會首先初始化這個(gè)類。
5、使用jdk1.7的動(dòng)態(tài)語言支持時(shí)，如果一個(gè)java.lang.invoke.MethodHandle實(shí)例最后的解析結(jié)果REF_getStatic、REF_putStatic、RE_invokeStatic的方法句柄，并且這個(gè)方法句柄對應(yīng)的類沒有進(jìn)行初始化，則需要先觸發(fā)其初始化。
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注意，虛擬機(jī)規(guī)范使用了“有且只有”這個(gè)詞描述，這五種情況被稱為“主動(dòng)引用”，除了這五種情況，所有其他的類引用方式都不會觸發(fā)類初始化，被稱為“被動(dòng)引用”。
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被動(dòng)引用的例子一：
通過子類引用父類的靜態(tài)字段，對于父類屬于“主動(dòng)引用”的第一種情況，對于子類，沒有符合“主動(dòng)引用”的情況，故子類不會進(jìn)行初始化。代碼如下：
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[java]?view plain?copy
輸出結(jié)果：
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被動(dòng)引用的例子之二：
通過數(shù)組來引用類，不會觸發(fā)類的初始化，因?yàn)槭菙?shù)組new，而類沒有被new，所以沒有觸發(fā)任何“主動(dòng)引用”條款，屬于“被動(dòng)引用”。代碼如下：
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[java]?view plain?copy
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?沒有任何結(jié)果輸出！
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被動(dòng)引用的例子之三：
剛剛講解時(shí)也提到，靜態(tài)常量在編譯階段就會被存入調(diào)用類的常量池中，不會引用到定義常量的類，這是一個(gè)特例，需要特別記憶，不會觸發(fā)類的初始化！
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[java]?view plain?copy
轉(zhuǎn)載于:https://my.oschina.net/u/2543341/blog/1504033
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的JVM类加载机制详解（一）JVM类加载过程的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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