load

我们编译后的.class文件是如何被JVM加载进入内存的呢，中间经过了哪些个步骤呢？如下图：



主要是经过这么几个步骤：

• loading加载：从磁盘读取xxx.class文件进入内存
• linking
  
  – verifiy验证阶段：验证class文件是否已“cafababe”开头
  
  – prepare准备阶段：对类的成员变量开辟空间，将class中的所有成员变量(静态和非静态)赋值为默认值，不执行任何初始化操作
  
  – resolute解析阶段：为类、接口、方法、成员变量的符号引用定位直接引用，也即与外部其他class建立引用关系
• init 初始化：将静态成员变量的默认值替换成初始值

如现有A.class文件，内部定义了一个静态成员变量B=1，其成员变量B加载过程如下：在prepare阶段，先给B赋默认值0，在init阶段，再给B赋初始值1。

那么，当JVM将class文件读取进内存之后，内存中有哪些东西呢？

1. 将Class元数据信息保存在matespace上(1.8之后，1.8之前是保存在老年代)

2. 创建当前class文件的Class对象，无论我们后面在代码中new出了多少个实例，JVM中对应的Class对象，始终只有一个。

ClassLoader

Java中有4种ClassLoader，自上而下依次为Bootstrap CLassloder、ExtClassLoader、AppClassLoader、CustomClassLoader(自定义类加载器)

那这4中加载器，它们之间的关系是什么，各自的作用域又是什么呢？要搞清楚这个问题，我们得分析下源码：

Launcher.class部分源码如下:

private static String bootClassPath = System.getProperty("sun.boot.class.path");
static class AppClassLoader extends URLClassLoader {
public static ClassLoader getAppClassLoader(final ClassLoader var0) throws IOException {
            final String var1 = System.getProperty("java.class.path");
            ...
  }
}

static class ExtClassLoader extends URLClassLoader {
	 private static File[] getExtDirs() {
            String var0 = System.getProperty("java.ext.dirs");
            ...
     }
}

通过源码，我们可以看到有三处定义了uri，这实际便是几个加载器的作用域，即

• Bootstrap CLassloder， 负责加载sun.boot.class.path路径下的类，如lib/rt.jar，charset.jar等核心类库，此部分功能由c++实现，我们代码中这部分调用getClassLoader()方法，其返回的是个null，是个跟加载器
• ExtClassLoader ，负责加载java.ext.dirs路径下的类，负责加载扩展包
• AppClassLoader，负责加载java.class.path路径下的类
• CustomClassLoader，可自定义加载某个路径下的类以及加载方式。

双亲委派

JVM没有规定一个Class文件具体啥时候需要被加载，具体时间由各自的虚拟机决定。常用的Hotspot采用懒加载方式，即当需要用到这个Class的时候才将该类加载进内存，加载流程是什么样的呢？这里面就会涉及类加载的双亲委派机制了，我们以最全流程为例讲解：



现有一个Class需要加载进内存，使用CustomClassLoader。

1. CustomClassLoader查看自身是否有加载过这个Class，如果有则不再加载，直接返回，如果没有加载，转2
2. CustomClassLoader询问父加载器AppClassLoader是否有加载过这个class，如果父加载器有加载过，直接返回，如果父加载器也没有加载过，转3
3. AppClassLoader向父加载器ExtClassLoader询问是否有加载过，同理，如果没有加载过，或者加载不成功，转4
4. ExtClassLoader询问父加载器Bootstrap，结果还是一样没有加载过，且自身不负责加载该类，Bootstrap通知子加载器ExtClassLoader，要求ExtClassLoader自己尝试加载
5. ExtClassLoader尝试加载该类，发现该类作用域不在自己的管辖内，不能加载，于是再通知自己的子加载器AppClassLoader，要求AppClassLoader自己尝试加载
6. AppClassLoader加载失败，通知CustomClassLoader自己加载
7. CustomClassLoader负责加载该class进内存

通过上面的步骤可以得知，所谓双亲委派，就是在需要加载一个新的Class的时候，需要向父加载器一层层的问询是否已经加载过，如果都没有加载过，则由父加载器一层层通知子加载器，由子加载器尝试加载class。

Java为什么要这么设计呢？主要是为了安全，设想这样一种场景，我们自定义了一个加载器，用来加载String类，如果直接走我们自定义的加载器，我们在加载器内部收集所有string数据上传，如果这些数据正好是用户的用户名和密码，那我们就可以轻松拿到每个人的用户名和密码了。

还有一点，为了避免重复加载，如果一个类已经被父加载器加载过了，内存中已经存在了一个Class对象，这时候直接用就可以了，不需要再次加载。

Java是如何实现双亲委派的呢？源码如下：

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
                }

                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    long t1 = System.nanoTime();
                    c = findClass(name);

                    // this is the defining class loader; record the stats
                    sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
                }
            }
            if (resolve) {
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }

其实很简单，就是通过递归的方式，先在 parent.loadClass中问询是否有加载过该类，如过parent没有加载过，且尝试加载失败，则当前的子加载器自己尝试加载该class。