jvm类加载
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一. 问题背景
遇到一道面试题“简述java类加载机制”。今天了解一下类加载。
此笔记仅供自己参考，如有错误请指正
参考：java中级程序员必会的教程，解密JVM【黑马程序员出品】
二. 类加载
我们编译的java代码都是以.java格式文件保存的，而它是不能被jvm执行。jvm需要将.java文件编译成.class文件（即字节码技术），jvm才能真正地执行我们编写的代码。
2.1 类加载有哪些阶段
类加载分为3个大阶段：加载阶段；链接阶段；初始化阶段。而链接阶段分为：验证阶段；准备阶段；解析阶段。如下所示：
2.1.1 加载阶段
加载阶段是将类的字节码载入方法区中（如果该类的父类还没加载，则先加载父类），其内部采用C++的instanceKlass描述java类，该instanceKlass的重要fields有如下：
- _java_mirror即java类的镜像，如String类，就是String.class，作用是把klass暴露给java使用
- _super即父类
- _fields即成员变量
- _methods即成员方法
- _constants即常量池
- _class_loader即类加载器
- _vtable虚方发表
- _itable接口方法表
因为klass是采用C++写的，所以java不能直接访问klass，所以就有了java_mirror，其作用是充当了java与c++的桥梁，使得java通过java_mirror能访问到klass。
如下图：
注：instanceKlass的元数据是存储在方法区内（即jdk1.8的元空间），而java_mirror是存储在堆中的。
2.1.2 链接阶段
链接阶段分为3个：验证阶段；准备阶段；解析阶段
2.1.2.1 验证阶段
验证加载进来的类（实际上指字节码）是否符合jvm规范，这是一个安全性检查。
加入修改了类的字节码，比如它的魔数，运行的时候将会报出ClassFormatError，如下：
2.1.2.2 准备阶段
准备阶段是为static变量分配空间，设置默认值。
内容有：
-
static变量jdk1.7以前存储与instanceKlass的末尾，而jdk1.7及以后则存于java_mirror末尾（因为java_mirror在jdk1.7及以后是存储在堆中的，所以static变量也是存于堆中）
-
static变量分配空间和赋值是2个步骤：分配空间是在准备阶段完成的；赋值是在初始化阶段完成的
-
如果static变量是final的基本数据类型 以及 字符串常量，那么编译阶段值就确定了，所以赋值在准备阶段完成
-
如果static变量是final的引用类型，那么赋值在初始化阶段完成
如下:
2.1.2.3 解析阶段
将常量池的符号引用解析为直接引用（即将符号引用改为内存地址，直接去内存地址查找）
如下：
2.1.3 初始化阶段
初始化即调用<cinit>()V，虚拟机会保证这个类的构造方法的线程安全。
类初始化是懒惰的，即当jvm用的某个类，才会去加载那个类。
2.1.3.1 导致类初始化的情况
-
main方法所在的类，总会被首先初始化
-
new会导致初始化
-
首次访问类的静态变量或静态方法时
-
子类初始化，如果父类还未初始化，则先初始化父类
-
子类访问父类的静态变量，只初始化父类
-
Class.forName触发初始化
2.1.3.2 不导致类初始化的情况
-
访问该类的static final静态常量（即基本数据类型 以及 字符串常量），因为它们的值在编译阶段就确定，然后static final变量在准备阶段会完成分配空间 以及 赋值 ，所以不会触发初始化
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类对象.class不会触发初始化（因为类对象.class是在类加载阶段完成的，即字节码）
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类加载器的loadClass方法
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Class.forName的参数2为false时