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欲穷千里目之JVM （四）

You have a dream, you got to protect it. People can't do something by themselves; they wanna tell you you can not do it. You want something. Go get it！

本文将比较详细介绍虚拟机类加载机制，主要知识来源于《深入理解Java虚拟机》。

类文件文件结构

任何一个Class文件都对应着唯一的一个类或者说接口的定义信息，在这个Class文件中，会保存相关信息。Class文件是一组以8 位字节为基础单位的二进制流，每一个数据都有严格的定义，按照顺序紧凑排列在Class文件中。

每一个Class文件的头4个字节称之为“魔数”，确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的文件。Class文件的魔数值为：CAFEBABE,不同的文件有不同的魔数用于区分，感兴趣的同学可以找相关的资料查阅一下，譬如：JPEG、text等的魔数是什么。

Class文件包含：魔数、常量池、访问标志、（类索引、父索引、接口索引集合）、字段集合、方法表集合、属性表集合。

类加载的过程

类从被加载到虚拟机内存开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括：加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载这七个阶段。

加载是类加载过程中的一个阶段，在加载阶段，虚拟机需要完成：

通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流；

将字节流索代表的静态存储结构转化为运行时区的数据结构；

生成一个Class对象，作为数据访问的入口。

验证是连接阶段的第一步，为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机要求，不会危害虚拟机自身的安全。验证需要进行四个阶段的校验动作：

文件格式验证，即是否符合Class文件格式规范；

元数据验证，即是否符合Java语言规范；

字节码验证，即是否符合虚拟机加载安全机制；

符号引用验证，即是否符合类本身的信息。

准备阶段 是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，值得注意的是类变量不包括实例变量，而是基本数据变量，实例变量将在实例化时随着对象一起分配。

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程，有四种引用解析过程：

类接口解析
字段解析
类方法解析
接口方法解析复制代码

初始化阶段 是类加载过程中最后一步，是执行类构造器方法的过程。跟之前步骤不一样的是，本阶段程序是主导和控制，而不是虚拟机主导和控制。

类加载器

在类加载过程中"通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流"这个动作放到Java虚拟机外部实现，让程序决定如何获取所需要的类，实现这个动作的代码模块称为”类加载器“。

在之前的文章中我提及到有关类与类加载器的知识有不清楚的地方，本文基本补充完毕，对于类的双亲委派机制，以及破坏双亲委派机制的相关知识再补充一些。

双亲委派机制对于保护Java程序的稳定运行很重要，但它的实现思想也非常简单，实现代码集中在ClassLoader类的loaderClass()方法中。逻辑：先检查是否已经被加载过，若是没有加载过则调用父加载器的loaderClass()方法，若是父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器；如果父类加载器启动失败，抛出ClassNotFoundException异常，再调用自己的findClass()方法进行加载。

破坏双亲委派机制引入线程上下文类加载器，这个加载通过java.lang.Thread类的setContextClassLoaser()方法进行设置，如果创建线程时未设置，它会从父线程中继承一个；如果在引用程序全局范围内没有设置，这个类的默认类加载是应用程序加载器。有关在哪些地方破坏双亲委派机制，以及为什么破坏可以在前几篇文章找。

本文要是有遗漏的地方，我将在评论区给出，同时若读者发现本文不当之处也请在评论区指出，共同研究。