1. 内存结构概述

简图
第二章类加载子系统 - 图1
详细图-英文版
第二章类加载子系统 - 图2
详细图-中文版
第二章类加载子系统 - 图3
注意：方法区只有HotSpot虚拟机有，J9，JRockit都没有
如果自己想手写一个Java虚拟机的话，主要考虑哪些结构呢？

类加载器
执行引擎

2. 类加载器与类的加载过程
类加载子系统
类加载器子系统负责从文件系统或者网络中加载Class文件，class文件在文件开头有特定的文件标识。
ClassLoader只负责class文件的加载，至于它是否可以运行，则由Execution Engine(执行引擎)决定。
加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外，方法区中还会存放运行时常量池信息(其实就是常量池，constant pool，加载到内存后就称为运行时常量池)，可能还包括字符串字面量和数字常量（这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射）

第二章类加载子系统 - 图4
类加载器ClassLoader角色

class file（在下图中就是Car.class文件）存在于本地硬盘上，可以理解为设计师画在纸上的模板，而最终这个模板在执行的时候是要加载到JVM当中来根据这个文件实例化出n个一模一样的实例。
class file加载到JVM中，被称为DNA元数据模板（在下图中就是内存中的Car Class），放在方法区。
在.class文件–>JVM–>最终成为元数据模板，此过程就要一个运输工具（类装载器Class Loader），扮演一个快递员的角色。因此这个元数据对象可以根据getCloaddLoader获得是哪个类加载器加载的。通过元数据模板的构造方法等获得多个相同的Car实例。这些实例对象也可以通过getCalss获得是哪个元数据模板创建的，即获得Class类名。

第二章类加载子系统 - 图5
类加载过程
概述
public class HelloLoader {

public static void main(String[] args) {<br />        System.out.println("谢谢ClassLoader加载我....");<br />        System.out.println("你的大恩大德，我下辈子再报！");<br />    }<br />}<br />它的加载过程是怎么样的呢?(当我们执行这个main方法时，这时候还只是Java文件)

执行 main() 方法（静态方法）就需要先加载main方法所在类 HelloLoader，如果内存中已经加载好了，就不说了，如果没有，则加载。加载成功后，内存中会有一个区域放着这个类的结构。
加载成功，则进行链接、初始化等操作。完成后调用 HelloLoader 类中的静态方法 main
加载失败则抛出异常

第二章类加载子系统 - 图6
class文件加载到内存中的完整过程如下图所示：后面我们将讲解在加载、链接和初始化这三个过程中具体做了哪些事情。
第二章类加载子系统 - 图7
阶段一：加载(Loading)阶段
我们这里先明确一个概念，这里讲的加载是宏观上的概念，这个加载分为三个阶段，而第一个阶段也恰好叫做加载(狭义)。
加载：

通过一个类的全限定名获取定义此类的二进制字节流(这里以磁盘为例，从磁盘加载到内存中是以二进制流的方式)
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(类本身是存放在方法区中的)
在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口(这里我的一位是这个java.lang.Class对象是刚刚加载到方法区中的运行时数据结构吗？如果不是的话，你这个对象存放在哪里。但是是创建一个对象，放在堆空间中，作为这个类的各种数据的访问入口。)

可以看这篇理解一下，这篇文章是很不错的！！
加载class文件的方式：(Class文件的来源)

从本地系统中直接加载(最典型)
通过网络获取，典型场景：Web Applet
从zip压缩包中读取，成为日后jar、war格式的基础(比如我们平时用的jar包，wr包，里面都是字节码文件)
运行时计算生成，使用最多的是：动态代理技术(大家学过反射，动态代理就知道)
由其他文件生成，典型场景：JSP应用
从专有数据库中提取.class文件，比较少见
从加密文件中获取，典型的防Class文件被反编译的保护措施

对于第一阶段，我们要明白，这个生成大的Class(java.lang.class)实例是在这个加载环节出现的。
阶段二：链接阶段
验证(Verify)

目的在于确保Class文件的字节流（应该是说方法区中的运行时数据结构）中包含信息符合当前虚拟机要求，保证被加载类的正确性，不会危害虚拟机自身安全
主要包括四种验证，文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证(是通过这四种方法验证的)。

大家可能疑惑，字节码文件不是先通过java文件编译成class文件，再通过加载过程到方法区吗？这个class文件的字节流怎么可能会不合法呢？我们知道这个class正常文件下是没有问题的，但是我们自己也可以手写class文件呀。还有有些软件恶意攻击和拦截class文件，然后修改之后再存储到方法区中，怎么办？因此要有这里的校验。
比如最简单的校验，每个class文件的开头都必须是CAFE BABY。使用 BinaryViewer软件查看字节码文件，其开头均为 CAFE BABE ，如果出现不合法的字节码文件，那么将会验证不通过。
第二章类加载子系统 - 图8
准备(Prepare)

为类变量（static变量）分配内存并且设置该类变量的默认初始值，即零值
这里不包含用final修饰的static，因为final在编译的时候就会分配好了默认值，准备阶段会显式初始化
注意：这里不会为实例变量分配初始化，类变量会分配在方法区中，而实例变量是会随着对象一起分配到Java堆中（因为现在还没有创建对象，实例变量是随着对象出生和消亡）

public class HelloApp {
// 验证准备初始化
// 在prepare(准备)环节为类变量分配内存并且设置该类的默认值为0 在初始化阶段赋值为1
private static int a = 1;//prepare：a = 0 —-> initial : a = 1

public static void main(String[] args) {<br />        System.out.println(a);<br />    }<br />}<br />**解析(Resolve)**

将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程
事实上，解析操作往往会伴随着JVM在执行完初始化之后再执行
符号引用就是一组符号来描述所引用的目标。符号引用的字面量形式明确定义在《java虚拟机规范》的class文件格式中。直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄
解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等。对应常量池中的CONSTANT Class info、CONSTANT Fieldref info、CONSTANT Methodref info等

反编译 class 文件后可以查看符号引用，下面带# 的就是符号引用。会在解析环节将其转化为直接引用，这个直接引用会在后面关于字节码处学到。我们要清楚为什么会有符号引用，我们运行这个HelloApp这么简单的代码，就要加载许多类，比如Object、String、System等等类。我们知道一个class文件是很好的，不可能也不应该把所有类的字节码文件都放进去，因此这里就要用到引用。这里具体的内容不多说了，在具体讲到字节码文件的时候说。
第二章类加载子系统 - 图9
阶段三：初始化

初始化阶段就是执行类构造器方法()的过程。
此方法不需定义，是javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来。
构造器方法中指令按语句在源文件中出现的顺序执行。
()不同于类的构造器。(关联：构造器是虚拟机视角下的())
若该类具有父类，JVM会保证子类的()执行前，父类的()已经执行完毕。
虚拟机必须保证一个类的()方法在多线程下被同步加锁。

上面这几句话，我们一句一句解释。
第一句：初始化阶段就是执行类构造器方法()的过程。初始化阶段做的事情很简单，就是执行一个叫做方法，这个方法称为类构造器方法。那这个方法哪里来的呢？
第二句：此方法不需定义，是javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来。如果一个类没有类变量和静态代码块，那么就不会有方法。换句话说，其实方法就是编译器自己生成的，并且用来执行类变量和静态代码块的。
第三句：构造器方法中指令按语句在源文件中出现的顺序执行。这句话也是很有意思的，是规定了类变量和静态代码块执行的顺序，<其实我们自己写的可能是类变量(按顺序)放在一起，然后静态代码块按顺序放在一起。然后先执行类变量，再执行静态代码块>。这种想法是完全错误的，这里就看到其是按顺序执行的。
public class ClassInitTest
{
private static int num = 1; // linking之prepare：分配内存空间设置默认值0； — > 在initial这里先赋值1，然后再用2覆盖掉

static {<br />        num = 2;<br />        number = 20;<br />        System.out.println(num);<br />        // System.out.println(number); 上个没有问题，这个就报错  非法的前向引用。。我们声明的number是在后面，不可以在这里调用，可以赋值，但不能调用<br />    }
private static int number = 10;  // 按顺序赋值，先20，再10
public static void main(String[] args)<br />    {<br />        System.out.println(ClassInitTest.num);<br />        System.out.println(ClassInitTest.number);<br />    }<br />}<br />![](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2021/png/12786164/1620780858389-9a9f8b3e-17dc-4431-b70f-b68f27142966.png#clientId=u0004f57f-d858-4&from=paste&height=165&id=u4d912484&margin=%5Bobject%20Object%5D&originHeight=329&originWidth=637&originalType=url&ratio=1&status=done&style=none&taskId=u477eb805-a404-4240-9377-268b203d010&width=318.5)<br />看上面这个代码，发现number先被赋值为20，然后再被赋值为10.其实这里还是有点意外的，为什么？对于num而言，很好理解，但是对于number，先赋值20，是在静态代码块中高的，此时还没有生命这个变量，然后赋值为10(此时才生命变量)。你曾想过为什么可以吗？答案是：其实这个静态变量的声明在linking之prepare阶段就已经分配内存空间并设置默认值了。<br />第四句：<clinit>()不同于类的构造器。(关联：构造器是虚拟机视角下的<init>())。这句话是什么意思呢？其实我们已经理解了，这个<clinit>方法，我们不要理解成是构造器转变的方法。其实上面的截图我们已经看到还有另外一个方法是<init>这个才是构造器方法。<br />第五句：若该类具有父类，JVM会保证子类的<clinit>()执行前，父类的<clinit>()已经执行完毕。这句话没什么说的，其实在加载子类的时候，父类就会加载，就会经过加载 -> 链接(验证 准备 解析) -> 初始化这个阶段。<br />第六句：**虚拟机必须保证一个类的<clinit>()方法在多线程下被同步加锁**。其实对于一个类的加载(宏观)，是单线程的，虚拟机会保证其单线程，这样才会线程安全。

3. 类加载器分类

JVM严格来讲支持两种类型的类加载器。分别为引导类加载器（Bootstrap ClassLoader c++语言写的）和自定义类加载器（User-Defined ClassLoader Java语言写的）
从概念上来讲，自定义类加载器一般指的是程序中由开发人员自定义的一类类加载器，但是Java虚拟机规范却没有这么定义，而是将所有派生于抽象类ClassLoader的类加载器都划分为自定义类加载器
无论类加载器的类型如何划分，在程序中我们最常见的类加载器始终只有3个，如下所示

第二章类加载子系统 - 图10
public class ClassLoaderTest
{
public static void main(String[] args)
{
// 获取系统类加载器
ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(systemClassLoader); // sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

    // 获取其上层，扩展类加载器  这里用getParent方法，但不是继承关系，有点上下级的意思。 更像是/a/b/c，更像是目录的关系，由c目录向上找到b。有包含关系的意思。<br />        ClassLoader extClassLoader = systemClassLoader.getParent();<br />        System.out.println(extClassLoader);  // sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1b6d3586
    // 试图获取其上层 因为是c++语言写的，我们没有办法获得<br />        ClassLoader bootstrapClassLoader = extClassLoader.getParent();<br />        System.out.println(bootstrapClassLoader);  // null
    // 对于用户自定义类来说： 默认使用系统类加载器进行加载<br />        // 这个结果和上面第一个一模一样，不仅类型一样，地址也一样。说明JVM只提供了一个加载器实例。即单例<br />        ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();  // 该类对象 存放在堆中<br />        System.out.println(classLoader); // sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
    // String Integer Java自己的API类是谁加载的？<br />        // null 即引导类加载器加载的  --> java的核心类库都是使用引导类加载器进行加载的<br />        ClassLoader classLoader1 = String.class.getClassLoader();<br />        System.out.println(classLoader1); // null<br />    }<br />}

我们尝试获取引导类加载器，获取到的值为 null ，这并不代表引导类加载器不存在，因为引导类加载器右 C/C++ 语言，我们获取不到
两次获取系统类加载器的值都相同：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2 ，这说明系统类加载器是全局唯一的

虚拟机自带的加载器
一、启动类加载器(引导类加载器，Bootstrap ClassLoader)

这个类加载使用C/C++语言实现的，嵌套在JVM内部。(就是JVM的一部分)
它用来加载Java的核心库（JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、resources.jar或sun.boot.class.path路径下的内容），用于提供JVM自身需要的类
并不继承自java.lang.ClassLoader，没有父加载器。(c++实现的，肯定是没有父类加载器的)
加载扩展类和应用程序类加载器，并作为他们的父类加载器。(扩展类和应用类这两个类也算是核心类库，是由引导类加载器加载的)
出于安全考虑，Bootstrap启动类加载器只加载包名为java、javax、sun等开头的类

二、扩展类加载器(Extension ClassLoader)

Java语言编写，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现
派生于ClassLoader类
父类加载器为启动类加载器
从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或从JDK的安装目录的jre/lib/ext子目录（扩展目录）下加载类库。如果用户创建的JAR放在此目录下，也会自动由扩展类加载器加载

三、系统类加载器(程序类加载器， AppClassLoader)

Java语言编写，由sun.misc.LaunchersAppClassLoader实现
派生于ClassLoader类
父类加载器为扩展类加载器
它负责加载环境变量classpath或系统属性java.class.path指定路径下的类库
该类加载是程序中默认的类加载器，一般来说，Java应用的类都是由它来完成加载
通过classLoader.getSystemclassLoader()方法可以获取到该类加载器

package com.atguigu.java1;

import com.sun.net.ssl.internal.ssl.Provider;
import java.net.URL;
import sun.security.ec.CurveDB;

public class ClassLoaderTest1 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(“**启动类加载器**“);
//获取BootstrapClassLoader能够加载的api的路径
URL[] urLs = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for (URL element : urLs) {
System.out.println(element.toExternalForm());
}
//从上面的路径中随意选择一个类,来看看他的类加载器是什么:引导类加载器
ClassLoader classLoader = Provider.class.getClassLoader();
System.out.println(classLoader); // null 说明加载器就是引导类加载器

    System.out.println("***********扩展类加载器*************");<br />        String extDirs = System.getProperty("java.ext.dirs");<br />        for (String path : extDirs.split(";")) {<br />            System.out.println(path);<br />        }
    //从上面的路径中随意选择一个类,来看看他的类加载器是什么:扩展类加载器<br />        ClassLoader classLoader1 = CurveDB.class.getClassLoader();<br />        System.out.println(classLoader1);//sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1540e19d
}<br />}<br />输出结果：<br />D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\bin\java.exe -javaagent:C:\Users\YCKJ3911\AppData\Local\JetBrains\Toolbox\apps\IDEA-U\ch-0\202.8194.7\lib\idea_rt.jar=64006:C:\Users\YCKJ3911\AppData\Local\JetBrains\Toolbox\apps\IDEA-U\ch-0\202.8194.7\bin -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\charsets.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\deploy.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\cldrdata.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\dnsns.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\jaccess.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\jfxrt.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\localedata.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\nashorn.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\sunec.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\zipfs.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\javaws.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\jce.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\jfr.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\jfxswt.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\jsse.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\management-agent.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\plugin.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\resources.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\rt.jar;D:\IDEAworkspace\shangguigu\JVMDemo\chapter02\target\classes com.atguigu.java1.ClassLoaderTest1<br />**********启动类加载器**************<br />file:/D:/developer_tools/Java/jdk-8u221/jre/lib/resources.jar<br />file:/D:/developer_tools/Java/jdk-8u221/jre/lib/rt.jar<br />file:/D:/developer_tools/Java/jdk-8u221/jre/lib/sunrsasign.jar<br />file:/D:/developer_tools/Java/jdk-8u221/jre/lib/jsse.jar<br />file:/D:/developer_tools/Java/jdk-8u221/jre/lib/jce.jar<br />file:/D:/developer_tools/Java/jdk-8u221/jre/lib/charsets.jar<br />file:/D:/developer_tools/Java/jdk-8u221/jre/lib/jfr.jar<br />file:/D:/developer_tools/Java/jdk-8u221/jre/classes<br />null<br />***********扩展类加载器*************<br />D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext<br />C:\windows\Sun\Java\lib\ext<br />sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@4b67cf4d

Process finished with exit code 0
用户自定义类加载器
在Java的日常应用程序开发中，类的加载几乎是由上述3种类加载器相互配合执行的，在必要时，我们还可以自定义类加载器，来定制类的加载方式。
为什么要自定义类加载器

隔离加载类（比如说我假设现在Spring框架，和RocketMQ有包名路径完全一样的类，类名也一样，这个时候类就冲突了。不过一般的主流框架和中间件都会自定义类加载器，实现不同的框架，中间价之间是隔离的，这样的话，就不会出现冲突）
修改类加载的方式
扩展加载源（原本的加载器可能只能从磁盘中，网络中等加载。我们还可以考虑从数据库中加载类，路由器等等不同的地方，此时就要自定义类加载器）
防止源码泄漏（对字节码文件进行解密，自己用的时候通过自定义类加载器来对其进行解密并加载。这样就可以防止别人拿到我们的字节码文件然后反编译）

自定义类加载器实现步骤

开发人员可以通过继承抽象类java.lang.ClassLoader类的方式，实现自己的类加载器，以满足一些特殊的需求
在JDK1.2之前，在自定义类加载器时，总会去继承ClassLoader类并重写loadClass()方法，从而实现自定义的类加载类，但是在JDK1.2之后已不再建议用户去覆盖loadClass()方法，而是建议把自定义的类加载逻辑写在findclass()方法中
在编写自定义类加载器时，如果没有太过于复杂的需求，可以直接继承URIClassLoader类，这样就可以避免自己去编写findclass()方法及其获取字节码流的方式，使自定义类加载器编写更加简洁。

package com.atguigu.java1;

import java.io.FileNotFoundException;

public class CustomClassLoader extends ClassLoader {
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {

    try {<br />            byte[] result = getClassFromCustomPath(name);  // 将制定的路径以二进制流的方式读到内存中形成字节数组<br />            if (result == null) {<br />                throw new FileNotFoundException();<br />            } else {<br />                //defineClass和findClass搭配使用<br />                return defineClass(name, result, 0, result.length);  // 如果这个字节数组不是null，则再调用defineClass方法<br />            }<br />        } catch (FileNotFoundException e) {<br />            e.printStackTrace();<br />        }
    throw new ClassNotFoundException(name);<br />    }<br />    //自定义流的获取方式<br />    private byte[] getClassFromCustomPath(String name) {<br />        //从自定义路径中加载指定类:细节略<br />        //如果指定路径的字节码文件进行了加密，则需要在此方法中进行解密操作。<br />        return null;<br />    }
// 这里是测试<br />    public static void main(String[] args) {<br />        CustomClassLoader customClassLoader = new CustomClassLoader();<br />        try {<br />            Class<?> clazz = Class.forName("One", true, customClassLoader);<br />            Object obj = clazz.newInstance();<br />            System.out.println(obj.getClass().getClassLoader());<br />        } catch (Exception e) {<br />            e.printStackTrace();<br />        }<br />    }<br />}<br />根据上面第三条：如果我们对自定义类加载器没有特殊需求，只是想体验一下，自定义类加载器的话，就继承URIClassLoader类即可。

4. ClassLoader的使用说明

关于ClassLoader
其实除了引导类加载器，其它的加载器都直接或间接地继承自ClassLoader。
ClassLoader类，它是一个抽象类，其后所有的类加载器都继承自ClassLoader（不包括启动类加载器）
第二章类加载子系统 - 图11
扩展类和系统类加载器都是定义在sum.misc.Launcher内部的类。
第二章类加载子系统 - 图12
获取ClassLoader的途径
第二章类加载子系统 - 图13
public class ClassLoaderTest2 {
public static void main(String[] args) {
try {
//1.
ClassLoader classLoader = Class.forName(“java.lang.String”).getClassLoader();
System.out.println(classLoader); // null
//2.
ClassLoader classLoader1 = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
System.out.println(classLoader1); // sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

        //3.<br />            ClassLoader classLoader2 = ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent();<br />            System.out.println(classLoader2);  // sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1b6d3586
    } catch (ClassNotFoundException e) {<br />            e.printStackTrace();<br />        }<br />    }<br />}

5. 双亲委派机制

Java虚拟机对class文件采用的是按需加载的方式，也就是说当需要使用该类时才会将它的class文件加载到内存生成class对象。而且加载某个类的class文件时，Java虚拟机采用的是双亲委派模式，即把请求交由父类处理，它是一种任务委派模式。
工作原理

如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行；
如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器；
如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式。
父类加载器一层一层往下分配任务，如果子类加载器能加载，则加载此类，如果将加载任务分配至系统类加载器也无法加载此类，则抛出异常

第二章类加载子系统 - 图14
双亲委派机制代码演示
举例1
1、我自己建立一个java.lang.String类，写上static代码块
public class String {
//
static{
System.out.println(“我是自定义的String类的静态代码块”);
}
}
2、在另外的程序中加载String类，看看加载的String类是JDK自带的String类，还是我们自己编写的String类。
public class StringTest {

public static void main(String[] args) {<br />        java.lang.String str = new java.lang.String();<br />        System.out.println("hello,atguigu.com"); // hello,atguigu.com
    StringTest test = new StringTest();<br />        System.out.println(test.getClass().getClassLoader()); // sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2<br />    }<br />}<br />程序并没有输出静态代码块中的内容，可见仍然加载的是JDK自带的String类。这里经过了什么过程呢？当执行main方法遇到java.lang.String类时，会启动系统类加载器去加载，但根据双亲委派机制，会到引导类加载器那里。然后引导类加载器成功加载了java.lang,String这个类。因此和我们自己创建的类没有任何关系了。<br />现在我们把刚刚的类的代码修改一下：<br />package java.lang;<br />public class String {<br />    //<br />    static{<br />        System.out.println("我是自定义的String类的静态代码块");<br />    }<br />    //错误: 在类 java.lang.String 中找不到 main 方法<br />    public static void main(String[] args) {<br />        System.out.println("hello,String");<br />    }<br />}<br />此时运行该类中的main方法：发现报错，这是很显然的，因为加载的String类不是我们自定义的类。<br />错误: 在类 java.lang.String 中找不到 main 方法, 请将 main 方法定义为:<br />   public static void main(String[] args)<br />否则 JavaFX 应用程序类必须扩展javafx.application.Application<br />由于双亲委派机制一直找父类，所以最后找到了Bootstrap ClassLoader，Bootstrap ClassLoader找到的是 JDK 自带的 String 类，在那个String类中并没有 main() 方法，所以就报了上面的错误。<br />**举例2**<br />package java.lang;

public class ShkStart {

public static void main(String[] args) {<br />        System.out.println("hello!");<br />    }<br />}<br />此时我们定义了一个包，java.lang，然后这个包里面再自定义一个类，类名非Java核心库中的名字。然后运行这个main方法。报错：<br />java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang<br />即使类名没有重复，也禁止使用java.lang这种包名。这是一种保护机制。也就是说我们不能定义这种类似的包名。如果类名一样，则不会加载到，如果不一样，则会报不允许包名的错误。<br />**举例3**<br />当我们加载jdbc.jar 用于实现数据库连接的时候

我们现在程序中需要用到SPI接口，而SPI接口属于rt.jar包中Java核心api
然后使用双清委派机制，引导类加载器把rt.jar包加载进来，而rt.jar包中的SPI存在一些接口，使用接口时我们就需要具体的实现类了
具体的实现类就涉及到了某些第三方的jar包了，比如我们加载SPI的实现类jdbc.jar包【首先我们需要知道的是 jdbc.jar是基于SPI接口进行实现的】
第三方的jar包中的类属于系统类加载器来加载
从这里面就可以看到SPI核心接口由引导类加载器来加载，SPI具体实现类由系统类加载器来加载

第二章类加载子系统 - 图15
双亲委派机制优势

避免类的重复加载(只要有一个类加载器加载了，别的类加载器就不会加载)
保护程序安全，防止核心API被随意篡改
- 自定义类：自定义java.lang.String 没有被加载。(或者网络传输过来个String类，这个类里面含有程序窃取等功能。但JVM的双亲委派机制并不会加载他)
- 自定义类：java.lang.ShkStart（报错：阻止创建 java.lang开头的类）

沙箱安全机制
这个”沙箱安全机制”的概念非常好理解，只是第一次见可能感觉陌生罢了。上面我们也已经演示过了。
自定义String类时：在加载自定义String类的时候会率先使用引导类加载器加载，而引导类加载器在加载的过程中会先加载jdk自带的文件（rt.jar包中java.lang.String.class），报错信息说没有main方法，就是因为加载的是rt.jar包中的String类。这样可以保证对java核心源代码的保护，这就是沙箱安全机制。

6. 其它

如何判断两个class对象是否相同
在JVM中表示两个class对象是否为同一个类存在两个必要条件：

类的完整类名必须一致，包括包名
加载这个类的ClassLoader（指ClassLoader实例对象）必须相同

换句话说，在JVM中，即使这两个类对象（class对象）来源同一个Class文件，被同一个虚拟机所加载，但只要加载它们的ClassLoader实例对象不同，那么这两个类对象也是不相等的。
JVM必须知道一个类型是由启动加载器加载的还是由用户类加载器加载的。如果一个类型是由用户类加载器加载的，那么JVM会将这个类加载器的一个引用作为类型信息的一部分保存在方法区中。当解析一个类型到另一个类型的引用的时候，JVM需要保证这两个类型的类加载器是相同的（后面在动态链接处讲）。
类的主动使用和被动使用
主动使用：又分为七种情况

创建类的实例
访问某个类或接口的静态变量，或者对静态变量赋值
调用类的静态方法
反射(比如：Class.forName(“com.atguigu.Test”))
初始化一个类的子类
Java虚拟机启动时表名为启动类的类
JDK 7 开始提供的动态语言支持：
- java.lang.invoke.MethodHandle实例的解析结果
- REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic句柄对应的类没有初始化，则初始化。

除了以上七种情况，其他使用Java类的方法都被看做是对类的被动使用，都不会导致类的初始化。

背诵

1.内存结构详细图
第二章类加载子系统 - 图16
注意：方法区只有HotSpot虚拟机有，J9，JRockit都没有
如果自己想手写一个Java虚拟机的话，主要考虑哪些结构呢？

类加载器
执行引擎

2.类加载子系统工作流程？
class file存在于本地磁盘上(也可能来源于网络传输)，可以理解为设计师画在纸上的模块，而最终这个模块在执行的时候要加载到JVM当中来根据这个文件实例化出n个一模一样的实例；这个class文件->通过JVM，加载到运行时数据区的方法区中->此时被称为元数据模板(DNA元数据模板)
在这里，类加载子系统扮演一个快递员的角色。因此这个元数据对象(其可以认为是一个对象)可以根据getCloaddLoader获得是哪个类加载器加载的。通过元数据模板的构造方法等获得多个相同的Car实例。这些实例对象也可以通过getCalss获得是哪个元数据模板创建的，即获得Class类名。
即这各元数据对象可以获得加载器、可以通过构造函数创建对象、可以由对象获得这个元素局对象。
第二章类加载子系统 - 图17

方法区中存放的内容：
载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外，方法区中还会存放运行时常量池信息(其实就是常量池，constant pool，加载到内存后就称为运行时常量池)，可能还包括字符串字面量和数字常量（这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射）
3.描述下面代码加载的流程

public class HelloLoader {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("谢谢ClassLoader加载我....");
        System.out.println("你的大恩大德，我下辈子再报！");
    }
}

当执行main()方法(静态方法)就需要先加载main方法所在的类HelloLoader，如果内存中已经加载好了，就不说了，如果没有，则加载。加载成功后，内存中会有一个区域(方法区)放着这个类的结构。
加载成功，则进行链接、初始化等操作。完成后调用HelloLoader类中的静态方法main。
加载失败则抛出异常。
4.JVM将class文件加载到方法区，这个类型信息指的是什么？
类型信息是一个java类的描述信息(class mate),classloader加载一个类时从class文件中提取出来并存储在方法区。它包括以下信息：
1.类型的完整有效名，类型的修饰符(public,abstract, final的某个子集)，类型直接接口的一个有序列表及继承的父类。类型名称在java类文件和jvm中都以完整有效名出现。在java源代码中，完整有效名由类的所属包名称加一个”.”，再加上类名组成。例如，类Object的所属包为java.lang，那它的完整名称为java.lang.Object，但在类文件里，所有的”.”都被斜杠“/”代替，就成为java/lang/Object。完整有效名在方法区中的表示根据不同的实现而不同。
2.类型的常量池( constant pool)
3.域(Field)信息
4.方法(Method)信息
5.除了常量外的所有静态(static)变量
6.classloader的引用
Classloader加载一个类并把类型信息保存到方法区后，会创建一个Class对象，存放在堆区的，不是方法区，这点很多人容易犯错，它为程序提供了访问类型信息的方法。
对于第一阶段，我们要明白，这个生成大的Class(java.lang.class)实例是在这个加载环节出现的。且在堆中保存，是访问这个DNA元数据模板的入口。即访问所有类信息的入口。
5.链接阶段做了哪三件事？分别做了什么？

6.静态变量是什么时候分配内存空间的，什么时候初始化，什么时候赋值？分配在哪里？实例变量是什么时候分配内存空间的？分配在哪里？常量是什么时候分配内存空间的？什么时候赋值？
静态变量是在链接阶段的准备阶段分配空间并赋默认值，在初始化阶段通过执行类构造器函数clinit方法初始化。空间分配在方法区中！
实例变量是在创建对象时分配空间，分配在堆中。
常量不知道，但是赋默认值是在编译阶段，显性赋值是在链接的准备阶段。
7.类记载其有哪几个？类加载器是全局唯一的吗？如何证明？你可以获得者几个类加载器吗？代码是什么？这几个类加载器分别加载什么？比如String类是谁加载的？
JVM严格来讲支持两种类型的类加载器。分别为引导类加载器（Bootstrap ClassLoader c++语言写的）和自定义类加载器（User-Defined ClassLoader Java语言写的）
引导类加载器、扩展类加载器和系统类加载器，还有自定义类加载器，当然其实第二和第三在定义上也属于自定义类加载器。

public class ClassLoaderTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        // 获取系统类加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);  // sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
        // 获取其上层，扩展类加载器  这里用getParent方法，但不是继承关系，有点上下级的意思。 更像是/a/b/c，更像是目录的关系，由c目录向上找到b。有包含关系的意思。
        ClassLoader extClassLoader = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(extClassLoader);  // sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1b6d3586
        // 试图获取其上层 因为是c++语言写的，我们没有办法获得
        ClassLoader bootstrapClassLoader = extClassLoader.getParent();
        System.out.println(bootstrapClassLoader);  // null
        // 对于用户自定义类来说： 默认使用系统类加载器进行加载
        // 这个结果和上面第一个一模一样，不仅类型一样，地址也一样。说明JVM只提供了一个加载器实例。即单例
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();  // 该类对象 存放在堆中
        System.out.println(classLoader); // sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
        // String Integer Java自己的API类是谁加载的？
        // null 即引导类加载器加载的  --> java的核心类库都是使用引导类加载器进行加载的
        ClassLoader classLoader1 = String.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1); // null
    }
}

8.用户自定义类加载器
在Java的日常应用程序开发中，类的加载几乎是由上述3种类加载器相互配合执行的，在必要时，我们还可以自定义类加载器，来定制类的加载方式。
为什么要自定义类加载器

隔离加载类（比如说我假设现在Spring框架，和RocketMQ有包名路径完全一样的类，类名也一样，这个时候类就冲突了。不过一般的主流框架和中间件都会自定义类加载器，实现不同的框架，中间价之间是隔离的，这样的话，就不会出现冲突）
修改类加载的方式
扩展加载源（原本的加载器可能只能从磁盘中，网络中等加载。我们还可以考虑从数据库中加载类，路由器等等不同的地方，此时就要自定义类加载器）
防止源码泄漏（对字节码文件进行解密，自己用的时候通过自定义类加载器来对其进行解密并加载。这样就可以防止别人拿到我们的字节码文件然后反编译）

自定义类加载器实现步骤

开发人员可以通过继承抽象类java.lang.ClassLoader类的方式，实现自己的类加载器，以满足一些特殊的需求
在JDK1.2之前，在自定义类加载器时，总会去继承ClassLoader类并重写loadClass()方法，从而实现自定义的类加载类，但是在JDK1.2之后已不再建议用户去覆盖loadClass()方法，而是建议把自定义的类加载逻辑写在findclass()方法中
在编写自定义类加载器时，如果没有太过于复杂的需求，可以直接继承URIClassLoader类，这样就可以避免自己去编写findclass()方法及其获取字节码流的方式，使自定义类加载器编写更加简洁。

第二章 类加载子系统

1. 内存结构概述

2. 类加载器与类的加载过程

3. 类加载器分类

4. ClassLoader的使用说明

5. 双亲委派机制

6. 其它

背诵

第二章类加载子系统