JVM初識-java類加載器

• 前言
  作為一位java開發人員，不懂java虛擬機規范是會被人鄙視的，特別是工作了多年的程序人員。為了不讓他人有鄙視的機會，于是本人開始了JVM的學習之旅。
  學習Java虛擬機，從了解JVM內存模型開始。

• JVM【java虛擬機規范】內存模型圖

  
  1. Class files
  一般而言，我們都會將邏輯代碼編寫在以.java為后綴的文件中。class文件則是由java文件編譯【使用javac命令編譯】而成。

2. 類加載器子系統

class文件已經有了，那么class文件又是如何加載進虛擬機的呢？這時不得不提一下類加載器。類加載器，顧名思義，就是實現對類的加載-類加載器的主要任務就是將class文件加載進虛擬機內存。 從JAVA虛擬機的角度來看，類加載器可分為兩種，一種是啟動類加載器，用于加載虛擬機運行時所需類庫。另一種是其他類加載器，用于加載非啟動類庫的其他所有類庫。 從java開發人員的角度來看，類加載器還可以做更細致的劃分，可分為：啟用類加載器、擴展類加載器、應用程序類加載器及自動類加載器。如下圖：

• 啟用類加載器（Bootstrap）C++
  負責將存在于<JAVA_HOME>\lib目錄中的rt.jar的類庫加載進虛擬機內存中
• 擴展類加載器（Extension）Java
  負責將存在于<JAVA_HOME>\lib\ext目錄中的所有類庫加載進虛擬機內存中
• 應用程序類加載器（AppClassLoader）java
  負責將用戶類路徑（ClassPath）上所指定的類庫加載進虛擬機內存中
• 自定義類加載器
  如開發人員對類的加載有特殊的要求，可自定義類加載器
  該類加載器子系統圖展示了類加載器的種類，同時描述了類加載器之間的層次關系，我們稱這種層次關系為雙親委派模型。

• 雙親委派模型
  當類加載器收到類的加載請求時，首先自身不嘗試去加載這個類，而是將這個類請求委派給父類加載器去完成。每個類加載 器都如此。因此所有的類加載請求都會傳遞到頂級類加載器【啟動類加載器】,只有當父類加載器無法完成類加載請求時，子類加載器才會嘗試自己去加載。
  如當類加載器加載java.lang.String類時。首先應用程序類加載器會接收到java.lang.String類的加載請求，因為應用序類加載器有父類加載器，所以應用程序類加載器不會嘗試去加載java.lang.String類，而是將加載java.lang.String類的請求傳遞給父類加載器【擴展類加載器】。又因為擴展類加載器也有父類加載器【啟用類加載器】，所以擴展類加載器也不去加載java.lang.String類，而是將加載java.lang.String類的請求傳遞給父類加載器【啟動類加載器】。啟動類加載器是頂級加載器，無父類加載器。它將嘗試去加載java.lang.String類，剛好在rt.jar中找到了java.lang.String類，于是將該類加載進虛擬機。如果要加載的類并不在rt.jar里時。啟動類加載器無法處理類請求，則會將類的加載請求下放子類加載器去處理。 如下圖:
  

  類加載器內部是如何實現類加載的？這時候就要介紹一下類的加載過程。 類的加載時機分5步：加載、連接【驗證、準備、解析】、初始化、使用、與卸載。其中加載、驗證、準備、解析、初始化為類的加載全過程。如下圖：
  

  • 加載
    • 通過一個類的全限定名獲取定義該類的二進制字節流并在虛擬機中分配相應的內存
  • 連接【驗證、準備、解析】
    • 驗證：驗證加載的類信息是否符合JVM標準，以確保虛擬機的安全
    • 準備：為類變量分配內存，并設置初始值
    • 解析：將虛擬機常量池中的符號引用轉化為直接引用
  • 初始化
    • 執行類構造器