JVM 之类加载器

一、什么是 JVM

　　JVM（Java Virtual Machine）是一个可以执行 Java 字节码文件（即 .class 文件）的虚拟机进程。当 Java 源文件能被成功编译成 .class 文件，就能在不同平台上的不同版本的 JVM 运行，因为 JVM 能将相同的 .class 文件解释称不同平台的机器码。正是因为 JVM 的存在，Java 被称为与平台无关的语言。

　　一般而言，.java 文件经过编译后会得到 .class 文件，而将这个文件加载到内存之前需要先通过类加载器，先简单过一下图：

二、类加载过程

　　类加载的过程为： 加载-->连接（验证-->准备-->解析）-->初始化。下面介绍其中的几个过程。

　1、加载

　　这个过程主要是通过类的全限定名，例如 java.lang.String 这样带上包路径的类名，获取到字节码文件；然后将这个字节码文件代表的静态存储结构（可简单理解为对象创建的模板）存在方法区，并在堆中生成一个代表此类的 Class 类型的对象，作为访问方法区中“模板”的入口，往后创建对象的时候就按照这个模板创建。

　　举个例子，有时候通过反射创建对象，像当初学 JDBC 时会通过 Class.getName("com.mysql.jdbc.Driver.class").newInstance() 创建对象，通过 Class 和相应的全限定类名获取到方法区中的“模板”然后创建对象。

　2、验证

　　验证过程主要确保被加载的类的正确性。首先要先验证文件格式是否规范，如果只是通过 .class 后缀来辨别，那随便把后缀名改一下就可以跑程序了，那岂不是很容易出事。来看看字节码文件大概是长什么样的：

　　注意看前缀 cafe babe（咖啡宝贝？）这只是验证的其中一个点，还会验证字节码文件里是否包含主次版本号等验证信息。

　3、准备

　　这个阶段主要是给类变量（静态变量）分配方法区的内存并初始化。实例变量不是在这个阶段分配内存，实例变量是随着对象一起分配在堆中。另外，给静态变量初始化为零值或空值，比如public static int n=5;这里并不是马上给 n 这个变量赋值为 5，而是先将其赋值为 0，类似的，如果是引用数据类型，则默认为 null。还有一点需要注意的是，对于 final 类型的数据，必须在程序内给它赋值，系统不会自动初始化，例如 static String str = "hello" + “world”；String 是 final 类型的，在编译阶段就给它优化成 static String str = "helloworld” ，并且将 "helloworld" 放进了常量池。

　4、初始化

　　这个阶段就是将静态变量赋值为初始值，还是 public static int n=5; 这回给 n 赋值为 5 了。

三、类加载器

　　启动类加载器是由C/C++写的，主要负责加载 jre\lib 目录下的类；扩展类加载器主要负责加载 jre\lib\ext 目录下的类；而应用程序类加载器主要负责加载我们自己编写的类；当然还能自己写类加载器，即自定义加载器。程序主要由前面三个类加载器相互配合加载的。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Main main = new Main();
        System.out.println(main.getClass().getClassLoader());
        System.out.println(main.getClass().getClassLoader().getParent());
        System.out.println(main.getClass().getClassLoader().getParent().getParent());
    }
}　　

　　由于启动类加载器是 C/C++ 语言写的，所以输出为 null

　双亲委派机制

　　在类加载的过程中，存在着双亲委派机制，即当要加载一个类时，先由父类加载器加载，当父类加载器没办法加载时，才由下面的加载器加载，来看一个程序：

package java.lang;   // 自定义的包

public class String {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("这是自定义的java.lang.String类");
    }
}

　　由于 jre\lib\ext 中存在 java.lang.String 类，当加载该类的时候，根据全限定名进行查找，找到后由启动类加载器加载，发现 String 类中不包含 main() 方法，因此程序出错。