理解java类加载器以及ClassLoader类
java类生命周期
类从加载到虚拟机内存到被从内存中释放,经历的生命周期如下:
首先来了解一下jvm（java虚拟机）中的几个比较重要的内存区域，这几个区域在java类的生命周期中扮演着比较重要的角色：
- 方法区： 方法区用来存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量和即使编译的类代码。
- 常量池：常量池是方法区的一部分，用来存放编译期生成的各种字面量和符号引用。
- 堆区：堆内存的唯一目地就是用来存放类的对象实例。
栈区：每个方法在执行时，都会创建一个栈帧，用来存放局部变量表、操作数栈、动态链接和方法出口等信息。
类的生命周期
当我们编写一个java的源文件后，经过编译会生成一个后缀名为class的文件，这种文件叫做字节码文件，只有这种字节码文件才能够在java虚拟机中运行，java类的生命周期就是指一个class文件从加载到卸载的全过程。
加载
在java中，我们经常会接触到一个词——**类加载**，它和这里的加载并不是一回事，通常我们说类加载指的是类的生命周期中加载、连接、初始化三个阶段。在加载阶段，java虚拟机会做什么工作呢？其实很简单，就是找到需要加载的类并把类的信息加载到jvm的方法区中，然后在堆区中实例化一个java.lang.Class对象，作为方法区中这个类的信息的入口。
- 通过一个类的全限定名称来获取定义此类的二进制字节流
- 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
- 在java堆中生成一个代表这个类的Class对象，作为方法区这些数据的访问入口
类的装载是将类的class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在堆中创建一个java.lang.Class的对象，用来封闭类在方法区内的数据结构。
类加载的最终产品是堆中的class对象，class对象封闭了类在方法区内的数据结构，并且向java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口。
加载.class文件的几种方式：
1.从本地文件系统直接加载
2.通过网络下载.class文件
3.从zip、jar中加载.class
4.从专有数据库中提取.class
5.将java源文件动态编译为.class文件
其实这与直接从class文件中获取的方式本质上是一样的，这些非class文件在jvm中运行之前会被转换为可被jvm所识别的字节码文件。
加载阶段是类的生命周期中的第一个阶段，加载阶段之后，是连接阶段。有一点需要注意，就是有时连接阶段并不会等加载阶段完全完成之后才开始，而是交叉进行，可能一个类只加载了一部分之后，连接阶段就已经开始了。但是这两个阶段总的开始时间和完成时间总是固定的：加载阶段总是在连接阶段之前开始，连接阶段总是在加载阶段完成之后完成。
连接
连接阶段比较复杂，一般会跟加载阶段和初始化阶段交叉进行，这个阶段的主要任务就是做一些加载后的验证工作以及一些初始化前的准备工作，可以细分为三个步骤：验证、准备和解析。<br />**验证：**当一个类被加载之后，必须要验证一下这个类是否合法，比如这个类是不是符合字节码的格式、变量与方法是不是有重复、数据类型是不是有效、继承与实现是否合乎标准等等。总之，这个阶段的目的就是保证加载的类是能够被jvm所运行。
验证
验证的目的是为了确保.class文件中的字节流包含的信息符合jvm规范要求，而且不会危害虚拟机安全。主要分以下阶段:
(1.文件格式的验证
验证字节流是否符合class文件格式规范,并且能被当前版本的虚拟机处理,该验证的主要目的是保证输入的字节流能正确地解析并存储于方法区之内.
(2.元数据验证
对类的元数据信息过行语法验证, 使符合Java语法规范
(3.字节码验证
进行数据流和控制流分析,对java类进行校验分析,以保证不危害虚拟机安全
(4.符号引用验证
虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候（解析阶段中发生该转化，后面会有讲解），主要是对类自身以外的信息（常量池中的各种符号引用）进行匹配性的校验。
准备
准备阶段正式为类分配内存. (方法区)
- 为类的静态变量分配内存并设为jvm默认的初值
- 仅为static变量分配
有一点需要注意，这时候，静态变量的初值为jvm默认的初值，而不是我们在程序中设定的初值。
jvm默认的初值是这样的：
- 基本类型（int、long、short、char、byte、boolean、float、double）的默认值为0。
- 引用类型的默认值为null。
- 常量的默认值为我们程序中设定的值，比如我们在程序中定义final static int a = 100，则准备阶段中a的初值就是100。
解析
这一阶段的任务就是把常量池中的符号引用转换为直接引用。那么什么是符号引用，什么又是直接引用呢？比如我们要在内存中找一个类里面的一个叫做show的方法，显然是找不到。但是在解析阶段，jvm就会把show这个名字转换为指向方法区的的一块内存地址，比如c17164，通过c17164就可以找到show这个方法具体分配在内存的哪一个区域了。这里show就是符号引用，而c17164就是直接引用。在解析阶段，jvm会将所有的类或接口名、字段名、方法名转换为具体的内存地址。
连接阶段完成之后会根据使用的情况（直接引用还是被动引用）来选择是否对类进行初始化。
初始化
如果一个类被直接引用，就会触发类的初始化。在java中，直接引用的情况有：
- 通过new关键字实例化对象、读取或设置类的静态变量、调用类的静态方法。
- 通过反射方式执行以上三种行为。
- 初始化子类的时候，会触发父类的初始化。
作为程序入口直接运行时（也就是直接调用main方法）。
除了以上四种情况，其他使用类的方式叫做被动引用，而被动引用不会触发类的初始化。
初始化的触发条件:只有对类主动使用时,才会导致类的初始化.
有且只有以下五种条件才能触发对类的初始化
- new 访问类变量或对其赋值 访问类方法
- 反射调用
- 直接子类初始化,其未被初始化
- 指定执行main方法的类 (优先初始化)
- jdk1.7动态语言支持
以下情况不会导致类初始化:
- 通过子类引用父类的类变量
- 通过数组定义引用类,不能初始化类.如new Student[]{},不会初始化Student
访问类的常量. 常量在编译阶段存入了常量池,并没有直接引用到定义的类.
使用
类的使用包括主动引用和被动引用，主动引用在初始化的章节中已经说过了，下面我们主要来说一下被动引用：
引用父类的静态字段，只会引起父类的初始化，而不会引起子类的初始化。
- 定义类数组，不会引起类的初始化。
- 引用类的常量，不会引起类的初始化。
卸载
关于类的卸载，笔者在[**单例模式讨论篇：单例模式与垃圾回收**](http://blog.csdn.net/zhengzhb/article/details/7331354)一文中有过描述，在类使用完之后，如果满足下面的情况，类就会被卸载：
- 该类所有的实例都已经被回收，也就是java堆中不存在该类的任何实例。
- 加载该类的ClassLoader已经被回收。
该类对应的java.lang.Class对象没有任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。
如果以上三个条件全部满足，jvm就会在方法区垃圾回收的时候对类进行卸载，类的卸载过程其实就是在方法区中清空类信息，java类的整个生命周期就结束了。
类加载器
类加载器种类
启动类加载器: 加载$java_home/lib下的<由C++实现>
扩展类加载器: 加载$java_home/lib/ext目录中的
应用程序类加载器:加载用户路径.
双亲委派模型
- 当ApplicationClassLoader收到类加载请求时，首先不是尝试加载这个类，而是交给ExtensionClassLoader去完成。
- 当ExtensionClassLoader收到类加载请求时，首先不是尝试加载这个类，而是交给BootstrapClassLoader去完成。
- 如果BootstrapClassLoader未加载完成，即在$java_home/lib下没找到这个类，就让ExtensionClassLoader去加载。
- 如果ExtensionClassLoader也没有加载完成，就会交给ApplicationClassLoader去加载。
- 如果ApplicationClassLoader也没加载完成，就交给用户自定 义加载器去加载。
- 以上都没有完成加载，则抛出ClassNotFoundException.
Java 对象生命周期
在JVM运行空间中，对象的整个生命周期大致可以分为7个阶段：
创建阶段（Creation）、
应用阶段（Using）、
不可视阶段（Invisible）、
不可到达阶段（Unreachable）、
可收集阶段（Collected）、
终结阶段（Finalized）
释放阶段（Free）。
上面的这7个阶段，构成了JVM中对象的完整的生命周期。
创建阶段Creation
在对象创建阶段，系统要通过下面r的步骤，完成对象的创建过程：
（1）为对象分配存储空间。
（2）开始构造对象。
（3）递归调用其超类的构造方法。
（4）进行对象实例初始化与变量初始化。
（5）执行构造方法体。
应用阶段Using
当对象的创建阶段结束之后，该对象通常就会进入对象的应用阶段。这个阶段是对象得以表现自身能力的阶段。也就是说对象的应用阶段是对象整个生命周期中证明自身“存在价值”的时期。在对象的应用阶段，对象具备下列特征：<br />◆系统至少维护着对象的一个强引用（Strong Reference）；<br />◆所有对该对象的引用全部是强引用（除非我们显式地使用了：软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）或虚引用（Phantom Reference））。<br /><br />如果一个对象已使用完，而且在其可视区域不再使用，此时应该主动将其设置为空（null）。可以在上面的代码行obj.doSomething();下添加代码行obj = null;，这样一行代码强制将obj对象置为空值。这样做的意义是，可以帮助JVM及时地发现这个垃圾对象，并且可以及时地回收该对象所占用的系统资源。<br />
不可达阶段
处于不可到达阶段的对象，在虚拟机所管理的对象引用根集合中再也找不到直接或间接的强引用，这些对象通常是指所有线程栈中的临时变量，所有已装载的类的静态变量或者对本地代码接口（JNI）的引用。这些对象都是要被垃圾回收器回收的预备对象，但此时该对象并不能被垃圾回收器直接回收。其实所有垃圾回收算法所面临的问题是相同的——找出由分配器分配的，但是用户程序不可到达的内存块。
对象回收
对象生命周期的最后一个阶段是可收集阶段、终结阶段与释放阶段。当对象处于这个阶段的时候，可能处于下面三种情况：
（1）垃圾回收器发现该对象已经不可到达。
（2）finalize方法已经被执行。
（3）对象空间已被重用。
当对象处于上面的三种情况时，该对象就处于可收集阶段、终结阶段与释放阶段了。虚拟机就可以直接将该对象回收了。
创建对象需遵循的原则
在创建对象时，我们应该遵循一些基本的规则，以提高应用的性能。
下面是在创建对象时的几个关键应用规则：
（1）避免在循环体中创建对象，即使该对象占用内存空间不大。
（2）尽量及时使对象符合垃圾回收标准。
（3）不要采用过深的继承层次。
（4）访问本地变量优于访问类中的变量。
若有收获，就点个赞吧
0 人点赞
