1. 类加载与子系统

• 类加载器子系统负责从文件系统或网络中加载Class文件，Class文件在开头有特定的文件标识。
• ClassLoader只负责Class文件的加载，至于是否可以运行，则由Execution Engine来决定。
• 加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外，方法区中还会存放运行时常量池(Constant pool)信息，可能还包括字符串字面量和数字常量。

1) 类加载步骤

① 加载阶段

1. 通过一个类的全限定名称获取定义此类的二进制字节流。将Class文件从磁盘或者网络中读入到内存中。
2. 将这个字节流所代表的静态存储结构转换成方法区的运行时数据结构。
3. 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。

② 验证

• 目的在于确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求，保证被加载类的正确性，不会危害虚拟机自身安全。
• 主要包括四种验证：文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证。

③ 准备

• 为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值，即：int = 0;boolean = false等。
• 被final修饰的static变量，会在编译的时候就分配初始值，所以准备阶段就会显式初始化。
• 这里不会为实例变量分配初始化，类变量会在方法区中分配，而实例变量是会随着变量一起分配到Java堆中。

④ 解析

• 将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程。
• 事实上，解析操作往往会伴随着JVM在执行完初始化之后再执行。

⑤ 初始化

• 初始化阶段就是执行类构造器方法（不是类构造器）<clinit>()的过程。
• 此方法不需要定义，是javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来的。即如果在初始化阶段没有对任何静态变量进行赋值，则不会生成<clinit>()。
• 构造器方法中指令按照语句在源文件中出现的顺序执行。
• <clinit>()不同于类的构造器。关联：狗在其是虚拟机视角下的<clinit>()。
• 若该类具有父类，JVM会保证子类的<clinit>()执行前，父类的<clinit>()已经执行完毕。
• 虚拟机必须保证一个类的<clinit>()方法在多线程下被同步加锁。

2）类加载器的分类

• Bootstrap Class Loader：引导类加载器/启动类加载器。C/C++实现，其他都是Java编写，用于加载所有系统内的核心类库。
• Extension Class Loader：扩展类加载器。
• System Class Loader：系统类加载器/应用程序类加载器，用于加载所有用户自定义的类。

① 引导类加载器/启动类加载器（虚拟机自带）

• 使用c/c++语言实现，嵌套于JVM内部。
• 用于加载Java的核心类库。
• 出于安全考虑，Bootstrap启动类加载器只加载包名为java、javax、sun等开头的类。

② 扩展类加载器（虚拟机自带）

• 使用Java语言编写，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现。

• 派生于ClassLoader类。

• 拓展类加载器的父类是启动类加载器。

• 从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或从JDK的安装目录的jre/lib/ext子目录下加载类库。如果用户创建的jar文件放在此目录下，也会被拓展类加载器自动加载。

③ 应用程序类加载器（虚拟机自带）

• 使用Java语言编写，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现。
• 派生于ClassLoader类。
• 拓展类加载器的父类是启动类加载器。
• 负责加载环境变量classpath或系统属性java.class.path指定路径下的类库。
• 负责加载所有用户自定义的类。
• 通过ClassLoader#getSystemClassLoader()方法可以获取到系统类加载器。

④ 用于自定义的类加载器

在Java的日常应用开发中，类的加载几乎是上述3种类加载器相互配合执行的，在必要时，我们还可以自定义类加载器，来定制类的加载方式。

为什么要自定义类加载器？

• 隔离加载类
• 修改类的加载方式
• 扩展加载源
• 防止源码泄露

用户自定义类加载器实现步骤：

1. 开发人员可以通过集成抽象类java.lang.ClassLoader类的方式，实现自己的类加载器，以满足一些特殊的需求。
2. 在JDK1.2之前，在自定义类加载器时，必须重写loadClass()方法，从而实现自定义的类加载器。但在这之后，已经不建议用户去覆盖loadClass()方法，而是建议把自定义类加载逻辑写在findClass()方法中。
3. 在编写自定义类加载器时，**如果没有太过复杂的需求，可以直接继承URLClassLoader类，**这样就可以避免自己去编写findClass()方法以及获取字节流的方式，使自定义类加载器编写更加简洁。

3) 关于ClassLoader

ClassLoader类，它是一个抽象类，其后所有的类加载器都继承自ClassLoader（不包括启动类加载器）。

4) 如何获取类加载器

5) 双亲委派机制

Java虚拟机对Class文件采用的是按需加载的方式，也就是说当需要使用该类时才会将它的Class文件加载到内存生成Class对象。而且加载某个类的Class文件时，Java虚拟机采用的是双拼委派模式，即把请求交给父类处理，它是一种任务委派模式。

• 如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行。
• 如果父类还存在父类加载器，则进一步向上委托，依次递归。最终请求到达顶层的启动类加载器。
• 如果父类加载器可以完成类加载任务，就由父类加载，倘若无法完成，则才由子类加载器完成加载任务。

例如我们创建java.lang的包并创建String类。

当我们new String()时，并不会创建我们自定义的String类。

而是由启动类加载器加载了java.lang包下的核心String。

优势：

1. 避免类的重复加载。
2. 保护程序安全，防止核心API被恶意篡改。

6) 沙箱安全机制

不允许使用核心库的包名作为自定义类的包名，例如我们自定义java.lang.String，并运行其中main方法时会报错。

这是出于对java核心源代码的保护，这就是沙箱安全机制。

7) 补充

• 在Java中表示两个Class对象是否为同一个类存在的两个必要条件：
  1. 类的完整类名必须一致，包括包名。
  2. 加载这个类的ClassLoader必须相同。

**换句话说，在JVM中，即使两个类对象来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机所加载。但只要加载他们的ClassLoader实例对象不一样，那么我们认为这两个类对象也是不相等的。