由一道面试题理解类加载机制
前言
不了解JVM的类加载机制你也可以coding,但是当你了解之后，可以让你在coding的时候避免很多坑，本文将以一道常见的面试题去剖析一下。本文参考 深入理解Java虚拟机（第2版） 。
1public class ClassLoadTest {
2 private static ClassLoadTest test = new ClassLoadTest();
3
4 static int x;
5 static int y = 0;
6
7 public ClassLoadTest() {
8 x++;
9 y++;
10 }
11
12 public static void main(String[] args) {
13 System.out.println(test.x);
14 System.out.println(test.y);
15 }
16}
复制代码
这里大家可以先猜测一下答案，可能结果会出乎你的意料~
类加载过程
先用一个图简单的描述一下类加载的这个过程
加载
这个过程相当于从本地或者网络端去读取一个字节流，然后将一些静态储存结构转换成方法区中运行时期的数据，最后生成一个代表这个类的Class对象，作为方法区访问这个类的入口。
例如：
- 咱们可以通过一个类的全限定名去加载类
- 通过jar、war包去加载类
- 通过http请求去第三方平台上拉取指定的类来加载
- 运行时计算生成，例如Cglib动态代理等等
针对上述例子，这里是加载一个 ClassLoadTest.class 对象。
验证
要理解这个环节并不是很难，一个东西要放到JVM上去运行，咱们肯定得对其进行一些过滤，不能啥都往上丢，这里的验证简单的举几个例子:
- 文件格式的验证：
①是否以魔数0xCAFEBABE开头；
②主次版本号是否在当前虚拟机处理范围内；
③常量池中的常量是否有不被支持的常量类型等等。 - 元数据的验证：
①这个类是否有父类；
②这个类的父类是否继承了不被允许继承的类(final修饰的类)；
③这个类不是抽象类，是否实现了所有接口中要实现的方法等等。 - 字节码的验证：
①保证跳转指令不会跳转到方法体以外的字节码指令上；
②保证方法体中的类型转换是有效的等等。 - 符号引用的验证：
①能否通过类的全限定名去找到对应的类；
②符号引用中的类、字段、方法是否可以被当前类访问等等。
准备过程
这个过程相当于给类变量分配内存并设置变量初始值的阶段，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。
针对上述例子：
1test = null; 2x = 0; 3y = 0; 复制代码
注意：这里有个特殊情况，如果该字段被 final 修饰，那么在准备阶段改字段就会被设置成咱们自定义的值。 public static final int value = 11 ,在准备阶段就会直接赋值11，并不是该变量的初始值。
解析过程
将符号引用转换成直接引用的过程。这里有两个名词 符号引用 和 直接引用 。
- 符号引用：符号引用与虚拟机的布局无关，甚至引用的目标不一定加载到了内存中。符号可以是任何形式的字面量，只要使用时能够准确的定位到目标即可。
- 直接引用：直接引用可以直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。直接引用与虚拟机布局有关，如果有了直接引用，那么引用的目标必定已经在内存中存在。
而解析过程又会针对类、字段、方法进行解析，解析失败则会抛出相应的异常。例如在解析时发现没有访问权限会抛出 java.lang.IllegalAccessException 异常，查询不到引用字段会抛出 java.lang.NoSuchFieldException 异常，查询不到方法会抛出 java.lang.NoSuchMethodException 异常等等。
初始化
在准备阶段，变量已经赋值过系统要求的默认值，在初始化阶段，则会根据程序制定的主观计划去初始化类变量和其他资源。这句话听起来有些绕口，根据上述例子，实际上就是：
1test = new ClassLoadTest();// x = 1;y =1 2y = 0; 复制代码
这个过程，由于 x 咱们自己并没有去设定一个值，所以初始化阶段它不会发生任何改变,但是 y 咱们有设定一个值0，所以最后造成最终结果为 x = 1;y = 0 。
ps：在同一个类加载器下，一个类只会初始化一次。多个线程同时初始化一个类，只有一个线程能正常初始化，其他线程都会进行阻塞等待，直到活动线程执行初始化方法完毕。
总结
对于上面这个面试题，咱们用流程图简单的描述一下：
End
正文到此结束
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