JVM结构——类加载
类加载子系统
作用：
类加载器子系统负责从文件系统或者网络中加载 class 文件。
只负责加载类，至于它是否可以运行，则由执行引擎（Execution Engine）执行，存放在方法区（元空间）。它扮演的是一个快递员的角色。
类加载的角色
1、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到JVM中来，根据这个模板实例化出n个一模一样的实例。
2、class file加载到JVM中，被称为DNA的元数据模型，放在方法区中。
3、在.class–>JVM–>最终称为元数据模板，此过程就要有一个运输工具（即类加载器Class Loader），扮演一个快递员的角色。
类加载过程
1.加载：根据类的地址,从硬盘上读取类的信息,将信息读入到方法区,生成Class类的对象。
1. 通过类名(地址)获取此类的二进制字节流.
2. 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.
3. 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.链接
? （1）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；
（简单来说就是：验证字节码文件格式是否是当前虚拟机所支持的文件格式,语法格式）
（2）准备: 为静态成员分配默认值(int 默认值0) 注意被final修饰的静态成员在编译期间要进行赋值
例如: public static int b= 123； b在准备阶段后的初始值是 0,而不是 123
? （3）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）
简单来说，就是将字节码中符号引用 替换 成 直接引用
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
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
例如：
对 static 修饰的变量或语句块进行赋值. 如果同时包含多个静态变量和静态代码块，则按照自上而下的顺序依次执行。 如果初始化一个类的时候，其父类尚未初始化，则优先初始化其父类。
顺序是：父类 static –> 子类 static –> 父类构造方法- -> 子类构造方法
类加载器分类
站在JVM的角度划分:
启动类加载器(不是java语言写的)
其他类加载器(都是java语言写的)，独立存在于虚拟机外部,并 且全部继承自抽象类 java.lang.ClassLoader.
站在开发者的角度: 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。
? （1）启动类加载器(引导类加加载器)
1、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.
2、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.
3、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）扩展类加载类器
? 是由java语言实现的 继承自ClassLoader
? 负责加载 E:\Program Files\Java\jdk1.8.0_261\jre\lib\ext
（3）应用程序类加载器(系统类加载器)
Java 语言编写的,由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 实现.
派生于 ClassLoader 类.
负责加载用户类
该类加载器是程序中默认的类加载器.
（4）用户自定义类加载器(例如tomcat)
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。
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.
总结：
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ClassNotFoundException异常.
使用的目的: 为了安全考虑 避免了用户自己写的类覆盖了系统中的类.
那么双亲委派机制有什么优点呢？
1 安全，可避免用户自己编写的类动态替换 Java 的核心类，如 java.lang
2 避免全限定命名的类重复加载(使用了 findLoadClass()判断当前类是否已加 载)
类的主动使用和被动使用
JVM 规定,每个类或者接口被首次主动使用时才对其进行初始化,有主动使用,自然就会有被动使用.
主动使用:
1、通过new关键字被导致类的初始化,这是大家经常使用的初始化一个类的方式,他肯定会导致类的加载并且初始化
2、访问类的静态变量,包括读取和更新
3、访问类的静态方法
4、对某个类进行反射操作,会导致类的初始化
5、初始化子类会导致父类的的初始化 ?执行该类的 main 函数
被动使用不会触发了类的初始化
? （1.仅仅使用类的静态常量 而且是直接赋字面量的那种
? 2.将类作为数组的类型声明使用时不会触发初始化）
其实除了上面的几种主动使用其余就是被动使用了
1、引用该类的静态常量,注意是常量,不会导致初始化,但是也有意外,这里的常量是指已经指定字面量的常量,对于那些需要一些计算才能得出结果的常量就会导致初始化,
比如:
public final static int NUMBER = 5 ; //不会导致类初始化,被动使用 public final static int RANDOM = new Random().nextInt() ; //会导致类的初始化主动使用
2、构造某个类的数组时不会导致该类的初始化,
比如:
Student[] students = new Student[10] ;
主动使用和被动使用的区别在于类是否会被初始化.