JVM类加载流程

JVM类加载机制流程大致分为以下七个步骤：

1. Loading；
2. Verification；
3. Preparation；
4. Resolution；
5. Initialization；
6. Using；
7. Unloading。

• Loading

加载（Loading）是类加载过程中的一个阶段，这个阶段会在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区的各种数据的入口。

注意：这里不一定非得要从一个Class文件获取，这里既可以从zip包中读取（比如从jar包和war包中读取），也可以在运行时计算生成（动态代理），也可以由其它文件生成（比如将JSP文件转换成对应的CLass类）。

• Verification

验证（Verification）阶段的主要目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息是否符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。

• Preparation

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值阶段，即在方法区中分配这些变量所使用的内存空间。

注意：这里所说的初始值概念，比如一个类变量定义为：

public static int V = 8080；

实际上变量V在准备阶段过后的初始值为0，而不是8080，将V赋值为8080的put static指令是程序被编译后，存放于类构造器<client>方法中。

但是如果声明为：

public static final int V = 8080；

在编译阶段会为V生成ConstantValue属性，在准备阶段虚拟机会根据ConstantValue属性将V赋值为8080。

• Resolution

解析（Resolution）阶段是指虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用就是class文件中的：

// 常量类信息

CONSTANT_Class_info

// 常量属性信息

CONSTANT_Field_info

// 常量方法信息

CONSTANT_Method_info

等类型的常量。

符号引用：

符号引用与虚拟机实现的布局无关，引用的目标并不一定要已经加载到内存中。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是一致的，因为符号引用的子面量形式明确定义在Java虚拟机规范的Class文件格式中。

直接引用：

直接引用可以是指向目标的指针，相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。如果有类直接引用，那引用的目标必定已经在内存中存在。

• Initialization

初始化（Initialization）阶段是类加载最后一个阶段，前面的类加载阶段之后，除了在加载阶段可以自定义类加载器外，其它操作都由JVM主导。到了初始化阶段才开始真正执行类中定义的Java程序代码。

类构造器<client>：

初始化阶段是执行类构造器方法的过程，<client>方法是由编译器自动收集类中的类变量的赋值操作和静态语句块中的语句合并而成的。虚拟机会保证子<client>方法执行之前，父类的<client>方法已经执行完毕，如果一个类中没有对静态变量赋值也没有静态语句块，那么编译器可以不为这个类生成<client>方法。

注意以下几种情形不会执行类初始化：

1. 通过子类引用父类的静态字段，只会触发父类的初始化，而不会触发子类的初始化；

2.定义对象数组，不会触发该类的初始化；

3.常量在编译期间会存入调用类的常量池中，本质上并没有直接引用定义常量的类，不会触发定义常量所在的类；

4.通过类名获取Class对象，不会触发类的初始化；

5.通过CLass.forName加载指定类时，如果指定参数initialize为false时，也不会触发类初始化，其实这个参数是告诉虚拟机，是否要对类进行初始化。

6.通过ClassLoader默认的loadClass方法，也不会触发初始化动作。

类加载器

虚拟机设计团队把加载动作放到JVM外部实现，以便让应用程序决定如何获取所需的类，JVM提供了3种类加载器：

• 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）

负责加载JAVA_HOME\lib目录中的或通过-Xbootclasspath参数指定路径中的且被虚拟机认可（按文件名识别，如tr.jar）的类。

• 扩展类加载器（Extension ClassLoader）

负责加载JAVA_HOME\ext目录中的或通过java.ext.dirs系统变量指定路径中的类库。

• 应用程序类加载器（Application ClassLoader）

负责加载用户路径（classpath）上的类库。JVM通过双亲委派模型进行类的加载，当然我们也可以通过继承java.lang.ClassLoader实现自定义的类加载器。

双亲委派模型

当一个类收到类加载请求，它首先不会尝试自己去加载这个类，而是把这个请求委派给父类去完成，每一个层次类加载器都是如此，因此所有的加载请求都应该传送都启动类加载其中，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个请求的时候（在它的加载路径下没有找到所需加载的Class），子类加载器才会尝试自己去加载。

采用双亲委派的一个好处是比如加载位于rt.jar包中的类java.lang.Object，不管是那个加载器加载这个类，最终都是委托给顶层的启动类加载器进行加载，这样就保证类使用不同的类加载器最终得到的都是同样一个Object对象。

OSGI（动态模型系统）

OSGI(Open Service Gateway Initiative)，是面向Java的动态模型系统，是Java动态化、模块化系统的一系列规范。

• 动态改变构造

OSGI服务平台提供在多种网络设备上无需重启的动态改变构造的功能。为了最小化耦合度和促使这些耦合度可管理，OSGI技术提供一种面向服务的架构，它能使这些组件动态的发现对方。

• 模块化编程与热插拔

OSGI旨在为实现Java程序的模块化编程提供基础条件，基于OSGI的程序很可能可以实现模块级的热插拔功能，当程序升级更新时，可以只听用、重新安装让后启动程序的其中一部分，这对企业级程序开发来说是非常具有诱惑力的特性。

OSGI描绘类一个很美好的模块化开发目标，而且定义类实现这个目标的所需要服务与架构，同时也有成熟的框架进行实现支持。但并非所有的应用都适合采用OSGI作为基础架构，它在提供强大功能同时，也引入类额外的复杂度，因为它不遵守类加载的双亲委托模型。