2 类加载的过程

类加载的过程¶

加载(Loading)¶

在加载阶段，Java虚拟机需要完成的三件事情： 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，作为方法去这个类的各种数据的访问入口

加载阶段既可以使用Java虚拟机里内置的引导类加载器来完成，也可以由用户自定义的类加载器去完成，开发人员通过定义自己的类加载器去控制字节流的获取方式，实现根据自己的想法来赋予应用程序获取代码的动态性。

验证(Verification)¶

验证是连接阶段的第一步，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，保证这些信息被当做代码运行后不会危害虚拟机自身的安全。

验证阶段大致分为4种：文件格式验证、元数据验证、字节码验证和符号引用验证。

文件格式验证¶

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。包括验证点：魔数、主次版本号、常量池的常量等

元数据验证¶

对字节流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，验证点：是否有父类，是否继承了不允许被继承的类(被final修饰的类)、不是抽象类的情况下是否实现了其父类或接口之中要求实现的所有方法等

主要目的是对类的元数据信息进行语义校验，保证不存在与《Java语言规范》定义相悖的元数据信息。

字节码验证¶

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。这一阶段对类的方法体(Class文件中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，例如:

保证任意时刻操作数栈的数据类型与指令代码序列都能配合工作
保证任何跳转指令都不会跳转到方法体意外的字节码指令上
保证方法体中的类型转换都是有效的
......

符号验证¶

最后一个阶段的验证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。

验证点：

符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能找到相应的类
在指定类中是否存在符合方法的字段描述符及简单名称所描述的方法和字段
符号引用中的类、字段、方法的可方文星(private、protected、public、)是否可被当前类访问 ......

符号引用验证的主要目的是确保解析行为能正常执行，如果无法通过符号引用验证，Java虚拟机将会抛出一个java.lang.IncompatibleClassChangeError的子类异常，典型的如： java.lang.IllegalAccessError、java.lang.NoSuchFieldError、java.lang.NoSuchMethodError等

验证阶段对于虚拟机的类加载机制来说，是一个非常重要的、但却不是必须要执行的阶段，因为验证阶段只有通过或者不通过的差别，只要通过了验证，其后就对程序运行期没有任何影响了。如果全部代码已经验证过，可以考虑关闭大部分的验证措施，以缩短虚拟机类加载的时间。

准备(Preparation)¶

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，不包括实例变量，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中)分配内存并设置类变量和初始值的阶段。

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JDK7之前，HotSpot使用永久代来实现方法区时，实现时完全符合这种逻辑概念的；而在JDK8及之后，类变量则会随着Class对象一起存放在Java堆中，这时候“类变量方法区”就完全是一种对逻辑概念的表述了。

public static int value = 123;

value在准备阶段过后的初始值为0而不是123，

public static int value = 123;

编译时javac将会为value生成ConstantValue属性，在准备阶段虚拟机就会根据Con-stantValue的设置赋值为123.

解析(Resolution)¶

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。

符号引用(Symbolic Reference): 符号引用以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何形式的字面量，只要使用时能无歧义地定为到目标即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用的目标并不一定是已经加载到虚拟机内存当中的内容。各种虚拟机实现的内存布局可以各不相同，但是它们能接受的符号引用必须都是一致的。
直接引用(Direct Reference): 直接引用是可以直接指向目标的指针、相对偏移量或者是一个能间接定为到目标的句柄，直接引用是和虚拟机实现的内存布局直接相关的，同一个符号引用在不同虚拟机实力上翻译出来的直接引用一般不会相同。如果有了直接引用，那引用的目标必定已经在虚拟机的内存中存在。

解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符这 7 类符号引用进行。

细节待补充。。。

初始化(Initialization)¶

类的初始化阶段是类加载过程的最后一个步骤，初始化阶段就是执行类构造器()方法的过程。

()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，编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序决定的，静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量，定义在它之后的变量，在前面的静态语句块可以赋值，但是不能访问。

()方法与类的构造函数不同，它不需要显式地调用父类构造器，Java虚拟机会保证在子类的()方法执行前，父类的()方法已经执行完毕。因此在Java虚拟机中第一个被执行的()方法的类型肯定是java.lang.Object。

由于父类的()方法先执行，也就意味着父类中定义的静态语句块要优先于子列的变量赋值操作。