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虚拟机类加载机制
一. 类加载时机
虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这就是类的加载机制。
在Java语言里面，类型的加载、连接和初始化过程都是在程序运行期间完成的。类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括：
加载（Loading）、验证（Verification）、准备（Preparation）、解析（Resolution）、初始化（Initialization）、使用（Using）和卸载（Unloading） 7个阶段。其中哦验证、准备、解析3个部分统称为连接（Linking）,这7个阶段顺序如下图
其中加载、验证、准备、初始化、和卸载这5个阶段的顺序是确定的，类的加载过程必须按照这种顺序按部就班地开始（这里仅仅指的是开始，而不是按部就班的进行或完成，是因为这些阶段通常都是相互交叉的进行的，通常在一个阶段执行的过程中调用、激活另外一个阶段），而解析阶段则不一定，它在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始，这是为了支持Java语言的运行时绑定。
那么在什么时候开始类加载过程的第一个阶段（也就是加载）呢？Java虚拟机规范中并没有进行强制约束，这点虚拟机根据自身实现来把握。但对于初始化阶段，虚拟机规范则是严格规定了有且只有5中情况必须立即对类进行初始化（加载，验证，准备肯定要在此之前进行了）。
- 创建类实例的时候，读取或者设置一个类的静态字段（被final修饰，已在编译期把结果放入常量池的除外），以及调用一个类的静态方法的时候。
- 对类进行反射调用的时候，如果没有进行过初始化则需要先出发其初始化过程。
- 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先出发其父类的初始化过程。
- 当虚拟机启动时，定义了入口（含有main（）方法的那个类）的主类，虚拟机会先初始化这个主类。
- 当使用JDK1.7及以上的版本中的动态语言支持时，若一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果是：REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先出发它的初始化过程。
二. 类的加载过程
1.加载
加载时jvm做了这三件事：
- 通过一个类的全限定名来获取该类的二进制字节流
- 将这个字节流的静态存储结构转化为方法区运行时数据结构
- 在内存堆中生成一个代表该类的java.lang.Class对象，作为该类数据的访问入口
2.验证
验证、准备、解析这三步可以看做是一个连接的过程，将类的字节码连接到JVM的运行状态之中
验证是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，不会威胁到jvm的安全
验证主要包括以下几个方面的验证：
- 文件格式的验证，验证字节流是否符合Class文件的规范，是否能被当前版本的虚拟机处理
- 是否以0xCAFEBABE开头。
- 主、次版本是否在当前虚拟机处理的范围之内
- 常量池的常量是否有不支持的常量类型
…等等，主要的目的是保证输入的字节流能够正确的解析并存储于方法区之内，格式上符合一个java类型信息的要求。只有通过这个阶段的验证，虚拟机才会让字节流进入到方法区中进行存储，后面的验证都是直接操作在方法区之上，而不是直接操作字节流
- 元数据验证，对字节码描述的信息进行语义分析，确保符合java语言规范
- 这个类是否有父类，java中除了Object，其它的类必须存在父类，默认为Object
- 这个类是否extends了不被允许的类，如被final修饰的类
- 如果这个类不是抽象类，是否实现了其父类或接口之中需要实现的所有方法
- 类中的字段、方法是否与父类产生矛盾，如覆盖了父类的final字段和方法，覆盖不符合规则等等
- 字节码验证 通过数据流和控制流分析，确定语义是合法的，符合逻辑的
- 保证任意时刻操作数栈的数据类型与指令码序列都能够配合工作，不会出现类似，在操作栈放置了一个int类型的数据，使用时却按long类型来载入本地变量表中
- 保证跳转指令不会跳到方法体以外的字节码指令上
- 保证类型转换是有效的，例如把父类型赋值给子类型是安全的，子类型赋值给父类型就是不安全危险的
- 符号引用验证
- 符号引用中通过字符串的描述的全限定名是否能找到对应的类
- 在指定类中是否符合方法的字段描述及简单名称所描述的方法和字段
- 在符号引用中的类，字段，方法的可访问性是否可被当前类访问
3. 准备
准备阶段是正式为类实例变量分配内存并且设置类变量初始值的阶段，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。这里的类变量指的是被static修饰的变量，不包括实例变量，实例变量将会在对象实例化的时候随着对象一起分配在java堆中；另外这里的初始值不是代码中指的初始值而是变量数据类型对应的零值(int为0,String为null等)。
如下面的例子：这里在准备阶段过后的初始值为0，而不是7
public static int a=7
4.解析
解析是将常量池内的符号引用转为直接引用（如物理内存地址指针）
5.初始化
到了初始化阶段，jvm才真正开始执行类中定义的java代码
- 初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法的过程。类构造器<clinit>()方法是由编译器自动收集
类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块(static块)中的语句合并产生的。 - 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化、则需要先触发其父类的初始化
- 虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确加锁和同步
