一、类加载运行全过程

当我们用java命令运行某个类的main函数启动程序时，首先需要通过类加载器把主类加载到 JVM。

通过Java命令执行代码的大体流程如下：

解释一下上图，我们的JAVA程序在启动的时候，首先由java.exe文件启动，底层调用jvm.dll（可以看成是一个JAR包），由c++创建一个JVM,
并且会由c++创建一个引导类加载器(BootstrapLoader),然后调用java代码执行Launcher里面的getLauncher方法，会分别去加载扩展类加载器(ExtClassLoader)，和程序类加载器(AppClassLoader)。最后使用loadClass方法去调用我们的main方法，注意，在这里Launcher会首先使用AppClassLoader去加载一个类，这和后面的双亲委派机制有关系，因为大部分的类都需要用我们的程序类加载器去加载。

其中loadClass的类加载过程有如下几步：

加载 >> 验证 >> 准备 >> 解析 >> 初始化 >> 使用 >> 卸载

• 加载：在硬盘上查找并通过IO读入字节码文件，使用到类时才会加载，例如调用类的 main()方法，new对象等等，在加载阶段会在内存中生成一个代表这个类的 java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。（这一步说白了就是通过全限定类名，从target里面找到对应的class文件，把它加载到JVM中，至于怎么分配，下一篇文章会说）
• 验证：文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证。（主要是为了安全，确保你的代码不会损害程序）
• 准备：给类的静态变量分配内存，并赋予默认值。例如：public static int a=10; 在这里只给默认值int=0;
• 解析：将符号引用替换为直接引用，该阶段会把一些静态方法(符号引用，比如 main()方法)替换为指向数据所存内存的指针或句柄等(直接引用)，这是所谓的静态链接过 程(类加载期间完成)，动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用.(比如最上面的main方法，会将main方法启动的时候替换为直接引用，而将里面的比较方法是不会一开始加载，只有在调用的时候，才会去加载里面的属性，这就是动态链接)。
• 初始化：对类的静态变量初始化为指定的值，执行静态代码块。在这里就将int a =10;进行赋值
  
  类被加载到方法区中后主要包含 运行时常量池、类型信息、字段信息、方法信息、类加载器的 引用、对应class实例的引用等信息。
  类加载器的引用：这个类到类加载器实例的引用
  对应class实例的引用：类加载器在加载类信息放到方法区中后，会创建一个对应的Class 类型的 对象实例放到堆(Heap)中, 作为开发人员访问方法区中类定义的入口和切入点。

注意，主类在运行过程中如果使用到其它类，会逐步加载这些类。 jar包或war包里的类不是一次性全部加载的，是使用到时才加载。

类加载器和双亲委派机制

上面的类加载过程主要是通过类加载器来实现的，Java里有如下几种类加载器（上面已经提到了）

• 引导类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如 rt.jar、charsets.jar等
• 扩展类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR 类包
• 应用程序类加载器：负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加载你自己写的那 些类
• 自定义加载器：负责加载用户自定义路径下的类包
  在这里可能需要看一下jdk下面的源码

类加载器初始化过程：

程序启动会创建JVM启动器实例sun.misc.Launcher。sun.misc.Launcher初始化使用了单例模式设计，保证一个JVM虚拟机内只有一个 sun.misc.Launcher实例。
在Launcher构造方法内部，其创建了两个类加载器，分别是 sun.misc.Launcher.ExtClassLoader(扩展类加载器)和sun.misc.Launcher.AppClassLoader(应 用类加载器)。
JVM默认使用Launcher的getClassLoader()方法返回的类加载器AppClassLoader的实例加载我们 的应用程序。

//Launcher的构造方法
public Launcher() {
    // Create the extension class loader
    ClassLoader extcl;
    try {
        //加载扩展类加载器
        extcl = ExtClassLoader.getExtClassLoader();
    } catch (IOException e) {
        throw new InternalError(
            "Could not create extension class loader", e);
    }

    // Now create the class loader to use to launch the application
    try {
        //加载应用程序类加载器
        //Launcher的loader属性值是AppClassLoader，我们一般都是用这个类加载器来加载我们自 己写的应用程序
        loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);
    } catch (IOException e) {
        throw new InternalError(
            "Could not create application class loader", e);
    }

    // Also set the context class loader for the primordial thread.
    Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader);

    // Finally, install a security manager if requested
    String s = System.getProperty("java.security.manager");
}

双亲委派机制

JVM类加载器是有亲子层级结构的，如下图

用一句话概述双亲委派模型就是，所有的类加载，首先会让父加载器去加载，如果都没有加载到，再由自己去加载。
在这里强调一下，扩展类加载器只是程序加载器的父加载器，但是他们不存在继承关系，他们都继承URLClassLoader

static class AppClassLoader extends URLClassLoader {

    static {
        ClassLoader.registerAsParallelCapable();
    }

这里类加载其实就有一个双亲委派机制，加载某个类时会先委托父加载器寻找目标类，找不到再 委托上层父加载器加载，如果所有父加载器在自己的加载类路径下都找不到目标类，则在自己的 类加载路径中查找并载入目标类。 比如我们的Math类，最先会找应用程序类加载器加载，应用程序类加载器会先委托扩展类加载 器加载，扩展类加载器再委托引导类加载器，顶层引导类加载器在自己的类加载路径里找了半天 没找到Math类，则向下退回加载Math类的请求，扩展类加载器收到回复就自己加载，在自己的 类加载路径里找了半天也没找到Math类，又向下退回Math类的加载请求给应用程序类加载器， 应用程序类加载器于是在自己的类加载路径里找Math类，结果找到了就自己加载了。

我们来看下应用程序类加载器AppClassLoader加载类的双亲委派机制源码，AppClassLoader 的loadClass方法最终会调用其父类ClassLoader的loadClass方法，该方法的大体逻辑如下：

1. 首先，检查一下指定名称的类是否已经加载过，如果加载过了，就不需要再加载，直接 返回。
2. 如果此类没有加载过，那么，再判断一下是否有父加载器；如果有父加载器，则由父加 载器加载（即调用parent.loadClass(name, false);）.或者是调用bootstrap类加载器来加 载。
3. 如果父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类，那么调用当前类加载器的 findClass方法来完成类加载。

//ClassLoader的loadClass方法，里面实现了双亲委派机制
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // First, check if the class has already been loaded
        //检查当前类加载器是否已经加载了该类
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {//如果为空，就是用父类去加载
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                //如果当前加载器父加载器不为空则委托父加载器加载该类
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {//如果当前加载器父加载器为空则委托引导类加载器加载该类
                    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();
                //都会调用URLClassLoader的findClass方法在加载器的类路径里查找并加载该类
                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();
            }
        }

为什么要设计双亲委派机制？

• 沙箱安全机制：自己写的java.lang.String.class类不会被加载，这样便可以防止核心 API库被随意篡改
• 避免类的重复加载：当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一 次，保证被加载类的唯一性

全盘负责委托机制

“全盘负责”是指当一个ClassLoder装载一个类时，除非显示的使用另外一个ClassLoder，该类 所依赖及引用的类也由这个ClassLoder载入。

打破双亲委派机制

如果我们想要打破双亲委派机制，用自定义类加载器加载我们自己实现的 java.lang.String.class
只需要继承ClassLoader，然后重写loadClass方法，做一个if判断，把我们的类有程序类加载器去加载，别的类还是需要双亲委派机制去加载就可以了。

其实类加载机制和双亲委派模型，个人觉得不是很难，你只需要在里面它的加载过程就可以了，多点点里面源码就懂了。
如果有问题可以一起交流。
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