JVM类加载机制

loadClass的类加载过程：

加载 >> 验证 >> 准备 >> 解析 >> 初始化 >> 使用 >> 卸载

其中验证，准备，解析统称为链接

加载、验证、准备、初始化和卸载这五个阶段的顺序是确定的，类型的加载过程必须按照这种顺序按部就班地开始，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语言的运行时绑定特性（也称为动态绑定或晚期绑定）。

加载过程需要完成一下三件事：

1）通过一个类的全限定名来获取定义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化为方法区的运行时数据结构。

3）在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。

验证：

这一阶段的目的是确保Class文件的字节流中包含的信息符合《Java虚拟机规范》的全部约束要求，保证这些信息被当作代码运行后不会危害虚拟机自身的安全。

验证阶段大致上会完成下面四个阶段的检验动作：文件格式验证、元数据验证、字节码验证和符号引用验证。

文件格式的验证：

第一阶段要验证字节流是否符合Class文件格式的规范，并且能被当前版本的虚拟机处理。

元数据验证：

第二阶段是对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合《Java语言规范》的要

求

字节码验证：

第三阶段是整个验证过程中最复杂的一个阶段，主要目的是通过数据流分析和控制流分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的。在第二阶段对元数据信息中的数据类型校验完毕以后，这阶段就要对类的方法体（Class文件中的Code属性）进行校验分析，保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的行为。

符号引用验证：

最后一个阶段的校验行为发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候，这个转化动作将在连接的第三阶段——解析阶段中发生。符号引用验证可以看作是对类自身以外（常量池中的各种符号引用）的各类信息进行匹配性校验，通俗来说就是，该类是否缺少或者被禁止访问它依赖的某些外部类、方法、字段等资源。

准备

准备阶段是正式为类中定义的变量（即静态变量，被static修饰的变量）分配内存并设置类变量初始值的阶段，从概念上讲，这些变量所使用的内存都应当在方法区中进行分配，但必须注意到方法区本身是一个逻辑上的区域，在JDK 7及之前，HotSpot使用永久代来实现方法区时，实现是完全符合这种逻辑概念的；而在JDK 8及之后，类变量则会随着Class对象一起存放在Java堆中，这时候“类变量在方法区”就完全是一种对逻辑概念的表述了

解析

解析阶段是Java虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

初始化

类的初始化阶段是类加载过程的最后一个步骤，之前几个类加载的动作里，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器的方式局部参与外，其余动作都完全由Java虚拟机来主导控制。直到初始化阶段，Java虚拟机才真正开始执行类中编写的Java程序代码，将主导权移交给应用程序。

进行准备阶段时，变量已经赋过一次系统要求的初始零值，而在初始化阶段，则会根据程序员通过程序编码制定的主观计划去初始化类变量和其他资源。

双亲委派机制

加载某个类时会先委托父加载器寻找目标类，找不到再委托上层父加载器加载，如果所有父加载器在自己的加载类路径下都找不到目标类，则在自己的类加载路径中查找并载入目标类。

上面的类加载过程主要是通过类加载器来实现的，Java里有如下几种类加载器

● 引导类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如rt.jar、charsets.jar等

● 扩展类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR类包

● 应用程序类加载器：负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加载你自己写的那些类

● 自定义加载器：负责加载用户自定义路径下的类包

自定义类加载器示例：

自定义类加载器只需要继承 java.lang.ClassLoader 类，该类有两个核心方法，一个是loadClass(String, boolean)，实现了双亲委派机制，还有一个方法是findClass，默认实现是空方法，所以我们自定义类加载器主要是重写findClass方法。

 public class MyClassLoaderTest {
    static class MyClassLoader extends ClassLoader {
    private String classPath;
    public MyClassLoader(String classPath) {
        this.classPath = classPath;
    }
    private byte[] loadByte(String name) throws Exception {
        name = name.replaceAll("\\.", "/");
        FileInputStream fis = new FileInputStream(classPath + "/" + name
                + ".class");
        int len = fis.available();
        byte[] data = new byte[len];
        fis.read(data);
        fis.close();
        return data;
    }
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        try {
            byte[] data = loadByte(name);
            //defineClass将一个字节数组转为Class对象，这个字节数组是class文件读取后最终的字节数组。
            return defineClass(name, data, 0, data.length);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            throw new ClassNotFoundException();
        }
    }
}
public static void main(String args[]) throws Exception {
    //初始化自定义类加载器，会先初始化父类ClassLoader，其中会把自定义类加载器的父加载器设置为应用程序类加载器AppClassLoader
    MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("D:/test");
    //D盘创建 test/com/tuling/jvm 几级目录，将User类的复制类User1.class丢入该目录
    Class clazz = classLoader.loadClass("com.tuling.jvm.User1");
    Object obj = clazz.newInstance();
    Method method = clazz.getDeclaredMethod("sout", null);
    method.invoke(obj, null);
    System.out.println(clazz.getClassLoader().getClass().getName());
}
}

运行结果：

com.tuling.jvm.MyClassLoaderTest$MyClassLoader

为什么要设计双亲委派机制？

● 沙箱安全机制：自己写的java.lang.String.class类不会被加载，这样便可以防止核心API库被随意篡改

● 避免类的重复加载：当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次，保证被加载类的唯一性