throws syn pan 字段 失敗 git 搜索範圍 全限定名 主動使用

1 什麽是類的加載

類的加載指的是將類的.class文件中的二進制數據讀入到內存中，將其放在運行時數據區的方法區內，然後在堆區創建一個java.lang.Class對象，用來封裝類在方法區內的數據結構。類的加載的最終產品是位於堆區中的Class對象，Class對象封裝了類在方法區內的數據結構，並向程序員提供了訪問方法區內的數據結構的接口。

2 類的生命周期

類從被加載到虛擬機內存中開始，到卸載出內存為止，它的整個生命周期包括：加載（Loading）、驗證（Verification）、準備(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)和卸載(Unloading)7個階段。其中類加載的過程

包括了加載、驗證、準備、解析、初始化五個階段。而準備、驗證、解析3個部分統稱為連接（Linking），如圖所示。

加載、驗證、準備、初始化和卸載這5個階段的順序是確定的，類的加載過程必須按照這種順序按部就班地開始，而解析階段則不一定：它在某些情況下可以在初始化階段之後再開始，這是為了支持Java語言的運行時綁定（也稱為動態綁定或晚期綁定）。另外註意這裏的幾個階段是按順序開始，而不是按順序進行或完成，因為這些階段通常都是互相交叉地混合進行的，通常在一個階段執行的過程中調用或激活另一個階段。

3 加載

查找並加載類的二進制數據，加載是類加載過程中的第一個階段，在加載階段，虛擬機需要完成以下三件事情：

• 通過一個類的全限定名來獲取其定義的二進制字節流。
• 將這個字節流所代表的靜態存儲結構轉化為方法區的運行時數據結構。
• 在Java堆中生成一個代表這個類的java.lang.Class對象，作為對方法區中這些數據的訪問入口。

相對於其他階段而言，加載階段（準確地說，是加載階段獲取類的二進制字節流的動作）是可控性最強的階段，因為開發人員既可以使用系統提供的類加載器來完成加載，也可以自定義自己的類加載器來完成加載。

加載階段完成後，虛擬機外部的二進制字節流就按照虛擬機所需的格式存儲在方法區之中，而且在Java堆中也創建一個java.lang.Class類的對象，這樣便可以通過該對象訪問方法區中的這些數據。

Java虛擬機有預加載功能。類加載器並不需要等到某個類被"首次主動使用"時再加載它,JVM規範規定JVM可以預測加載某一個類，如果這個類出錯，但是應用程序沒有調用這個類， JVM也不會報錯；如果調用這個類的話，JVM才會報錯，（LinkAgeError錯誤)。其實就是一句話，Java虛擬機有預加載功能。

類加載器

類加載器的層次關系如下圖：

站在開發人員的角度來看，類加載器可以劃分為以下三類：

• 根類加載器：Bootstrap ClassLoader，負責加載存放在JDK\jre\lib(JDK代表JDK的安裝目錄，下同)下，或被-Xbootclasspath參數指定的路徑中的，並且能被虛擬機識別的類庫（如rt.jar，所有的java.開頭的類均被Bootstrap ClassLoader加載）。啟動類加載器是無法被Java程序直接引用的。
• 擴展類加載器：ExtClassLoader，該加載器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader實現，它負責加載JDK\jre\lib\ext目錄中，或者由java.ext.dirs系統變量指定的路徑中的所有類庫（如javax.開頭的類），開發者可以直接使用擴展類加載器。
• 應用類加載器：AppClassLoader，該類加載器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader來實現，它負責加載用戶類路徑（ClassPath）所指定的類，開發者可以直接使用該類加載器，如果應用程序中沒有自定義過自己的類加載器，一般情況下這個就是程序中默認的類加載器。

根類加載器，是用c++實現的，我們沒有辦法在java層面看到；我們接下來看看ExtClassLoader的代碼,它是在Launcher類中，

static class ExtClassLoader extends URLClassLoader

同時我們看看AppClassLoader，它也是在Launcher中，

static class AppClassLoader extends URLClassLoader

他們同時繼承一個類URLClassLoader。

關於這種層次關系，看起來像繼承，其實不是的。我們看到上面的代碼就知道ExtClassLoader和AppClassLoader同時繼承同一個類。同時我們來看下ClassLoader的loadClass方法也可以知道，下面貼出源代碼：

private final ClassLoader parent;
 protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
                                           throws ClassNotFoundException
   {
      synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
          // First, check if the class has already been loaded
             Class c = findLoadedClass(name);
              if (c == null) {
                 long t0 = System.nanoTime();
                    try {
                         if (parent != null) {
                             c = parent.loadClass(name, false);
                          } else {
                             c = findBootstrapClassOrNull(name);
                               }
                           } catch (ClassNotFoundException e) {
                                // ClassNotFoundException thrown if class not found
                                // from the non-null parent class loader
                            }
                return c;
                   }
              }

源碼沒有全部貼出，只是貼出關鍵代碼。從上面代碼我們知道首先會檢查class是否已經加載了，如果已經加載那就直接拿出，否則再進行加載。其中有一個parent屬性，就是表示父加載器。這點正好說明了加載器之間的關系並不是繼承關系。

雙親委派模型

雙親委派模型的工作流程是：如果一個類加載器收到了類加載的請求，它首先不會自己去嘗試加載這個類，而是把請求委托給父加載器去完成，依次向上，因此，所有的類加載請求最終都應該被傳遞到頂層的啟動類加載器中，只有當父加載器在它的搜索範圍中沒有找到所需的類時，即無法完成該加載，子加載器才會嘗試自己去加載該類。

雙親委派機制:

1. 當AppClassLoader加載一個class時，它首先不會自己去嘗試加載這個類，而是把類加載請求委派給父類加載器ExtClassLoader去完成。
2. 當ExtClassLoader加載一個class時，它首先也不會自己去嘗試加載這個類，而是把類加載請求委派給BootStrapClassLoader去完成。
3. 如果BootStrapClassLoader加載失敗（例如在$JAVA_HOME/jre/lib裏未查找到該class），會使用ExtClassLoader來嘗試加載；
4. 若ExtClassLoader也加載失敗，則會使用AppClassLoader來加載，如果AppClassLoader也加載失敗，則會報出異常ClassNotFoundException。

雙親委派模型意義：

• 系統類防止內存中出現多份同樣的字節碼
• 保證Java程序安全穩定運行

4.連接

驗證

驗證：確保被加載的類的正確性

驗證的目的是為了確保Class文件的字節流中包含的信息符合當前虛擬機的要求，並且不會危害虛擬機自身的安全。驗證階段大致會完成4個階段的檢驗動作：

• 文件格式驗證：驗證字節流是否符合Class文件格式的規範；例如：是否以0xCAFEBABE開頭、主次版本號是否在當前虛擬機的處理範圍之內、常量池中的常量是否有不被支持的類型。
• 元數據驗證：對字節碼描述的信息進行語義分析（註意：對比javac編譯階段的語義分析），以保證其描述的信息符合Java語言規範的要求；例如：這個類是否有父類，除了java.lang.Object之外。
• 字節碼驗證：通過數據流和控制流分析，確定程序語義是合法的、符合邏輯的。
• 符號引用驗證：確保解析動作能正確執行。

驗證階段是非常重要的，但不是必須的，它對程序運行期沒有影響，如果所引用的類經過反復驗證，那麽可以考慮采用-Xverifynone參數來關閉大部分的類驗證措施，以縮短虛擬機類加載的時間。

準備

準備：為類的靜態變量分配內存，並將其初始化為默認值

準備階段是正式為類變量分配內存並設置類變量初始值的階段，這些內存都將在方法區中分配。對於該階段有以下幾點需要註意：

• 這時候進行內存分配的僅包括類變量（static），而不包括實例變量，實例變量會在對象實例化時隨著對象一塊分配在Java堆中。
• 這裏所設置的初始值通常情況下是數據類型默認的零值（如0、0L、null、false等），而不是被在Java代碼中被顯式地賦予的值。

假設一個類變量的定義為：

public static int value = 3;

那麽變量value在準備階段過後的初始值為0，而不是3，因為這時候尚未開始執行任何Java方法，而把value賦值為3的指令是在程序編譯後，存放於類構造器<clinit>() 方法之中的，所以把 value 賦值為3的動作在初始化階段才會執行。

解析

解析：把類中的符號引用轉換為直接引用

解析階段是虛擬機將常量池內的符號引用替換為直接引用的過程，解析動作主要針對類或接口、字段、類方法、接口方法、方法類型、方法句柄和調用點限定符 7類符號引用進行。符號引用就是一組符號來描述目標，可以是任何字面量。

直接引用就是直接指向目標的指針、相對偏移量或一個間接定位到目標的句柄。

比如 A類中的a方法引用了B類中的b方法，那麽它會找到B類的b方法的內存地址，將符號引用替換為直接引用(內存地址)。

5.初始化

初始化，為類的靜態變量賦予正確的初始值，JVM負責對類進行初始化，主要對類變量進行初始化。

在Java中對類變量進行初始值設定有兩種方式：

• 聲明類變量是指定初始值
• 使用靜態代碼塊為類變量指定初始值

JVM初始化步驟（沒有父類的情況）：

1)類的靜態屬性
2)類的靜態代碼塊
3)類的非靜態屬性
4)類的非靜態代碼塊
5)構造方法

JVM初始化步驟（有父類的情況）：

1)父類的靜態屬性
2)父類的靜態代碼塊
3)子類的靜態屬性
4)子類的靜態代碼塊
5)父類的非靜態屬性
6)父類的非靜態代碼塊
7)父類構造方法
8)子類非靜態屬性
9)子類非靜態代碼塊
10)子類構造方法

在這要說明下，靜態代碼塊和靜態屬性是等價的，他們是按照代碼順序執行的。

例子：

public class Singleton {
private static Singleton singleton = new Singleton();
public static int counter1;
public static int counter2 = 0;

private Singleton() {
    counter1++;
    counter2++;
}

public static Singleton getSingleton() {
    return singleton;
}

}

下面是我們的測試類TestSingleton

public class TestSingleton {
public static void main(String args[]){
    Singleton singleton = Singleton.getSingleton();
    System.out.println("counter1="+singleton.counter1);
    System.out.println("counter2="+singleton.counter2);

}
}

輸出是：

counter1=1
counter2=0

我們一步一步分析：

1 執行TestSingleton第一句的時候，因為我們沒有對Singleton類進行加載和連接，所以我們首先需要對它進行加載和連接操作。在連接的準備階段，我們要給靜態變量賦予默認初始值。

singleton =null
counter1 =0
counter2 =0

2 加載和連接完畢之後，我們再進行初始化工作。初始化工作是從上往下依次執行的，註意這個時候還沒有調用Singleton.getSingleton();

首先 執行singleton = new Singleton();，這樣會執行構造方法內部邏輯，進行++；此時counter1=1，counter2 =1 ；
接下來執行counter1;，我們並沒有對它賦值，所以它不需要進行初始化；此時counter1=1，counter2 =1 ；

最後執行counter2 = 0;將counter2賦值為0，此時counter1=1，counter2 =0 ；

3 初始化完畢之後我們就要調用靜態方法Singleton.getSingleton(); 我們知道返回的singleton已經初始化了，那麽輸出的內容也就理所當然的是1和0了。

參考：

深入理解Java類加載機制（一）

深入理解Java類加載機制（二）

02 Java類的加載機制

Java虛擬機類加載機制

Java學習筆記—JVM的類加載機制