Java虚拟机系列六：揭秘类加载器背后的秘密

## 一、类的生命周期

整个类的生命周期分为加载和使用两个阶段。

简单来是这样的：一个物理的class文件通过二进制流被加载到内存中，jvm会检查这个class文件是否合法合规，合规的class文件会被加载到jvm中，这个过程就是加载阶段。

加载阶段完成以后，jvm就会把这个类的数据存放到元数据区中，所谓的元数据区，就是jvm为了存放类的各种数据的一个地方，而元数据区中存放的信息我们称为元数据，包括类的版本，常量池，方法区域等。

然后，jvm会根据类的元数据信息创建类的实例，这个过程我们称为使用阶段。

类的使用阶段可以分为初始化和运行两个阶段。

初始化阶段，jvm会给类的静态变量进行赋值，并且执行类的静态代码块。

运行阶段，jvm会根据类的实例来执行类的实例方法。

## 二、类加载器

类加载器是jvm加载类的核心组件，负责将class文件加载到jvm中，并把类的元数据信息存放到元数据区。

Java虚拟机规范中定义了三种类加载器：

* 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责加载核心类库，比如java.lang包中的类。
* 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责加载扩展类库，比如jre/lib/ext目录下的类。
* 系统类加载器（System ClassLoader）：负责加载用户类，比如classpath目录下的类。

## 三、类加载机制

Java虚拟机的类加载机制分为三个步骤：

1. 加载：jvm首先会根据类的全限定名查找类的class文件，如果找到，则将class文件加载到内存中。
2. 验证：jvm会对加载的class文件进行验证，包括文件格式验证，字节码验证，符号引用验证等。
3. 准备：jvm会为类的静态变量分配内存空间，并将其初始化为默认值。

## 四、类加载器的双亲委派机制

双亲委派机制是指类加载器在加载类的时候，会先委托给父类加载器加载，如果父类加载器加载失败，再由自己加载。

这种机制的好处是，可以防止类的重复加载，提高类的加载效率。

## 五、类加载器的作用

类加载器在Java虚拟机中起着重要的作用，主要体现在以下几个方面：

* 加载类：类加载器负责将class文件加载到jvm中，并把类的元数据信息存放到元数据区。
* 查找类：类加载器可以根据类的全限定名查找类的class文件。
* 隔离类：类加载器可以隔离不同类加载器加载的类，防止类的冲突。
* 安全性：类加载器可以对加载的class文件进行验证，防止恶意代码的执行。

## 六、如何自定义类加载器

我们可以通过继承java.lang.ClassLoader类来自定义类加载器。

自定义类加载器可以让我们控制类的加载过程，比如我们可以指定类的加载路径，我们可以对加载的class文件进行修改等。

## 七、总结

类加载器是Java虚拟机加载类的核心组件，负责将class文件加载到jvm中，并把类的元数据信息存放到元数据区。

Java虚拟机规范中定义了三种类加载器：启动类加载器，扩展类加载器，系统类加载器。

Java虚拟机的类加载机制分为三个步骤：加载，验证，准备。

类加载器在Java虚拟机中起着重要的作用，主要体现在加载类，查找类，隔离类，安全性等几个方面。

我们可以通过继承java.lang.ClassLoader类来自定义类加载器，自定义类加载器可以让我们控制类的加载过程。