技術問答集錦（11）JVM類加載

1 類加載機制概念是什麼？

JVM把描述類的數據從Class文件加載到內存，並對數據進行校驗、轉換解析和初始化，最終造成能夠被虛擬機直接使用的Java類型。這就是類加載機制。

2 類字節碼有哪幾部份內容組成？

Class文件結構中只有兩種數據類型：

1. 無符號數：屬於基本的數據類型，以u一、u二、u四、u8分別表明一、二、四、8個字節的無符號數，能夠用來描述數字、索引引用、數量值、或者按照UTF-8編碼的字符串值；
2. 表：由多個無符號數或者其餘表做爲數據項構成的複合數據類型，全部表都習慣以"_info"結尾；
3. 因此，Class文件本質上就是一張表；

Class文件結構的內容組成：

1. 魔數：每一個Class文件的前4個字節，JAVA語言魔數：CAFEBABE，16進制數，惟一左右就是確認文件是不是一個被虛擬機接受的Class文件；
2. Class文件版本：Class文件第五、6個字節是次版本號，七、8個字節是主版本號；
3. 常量池：從第9個字節開始，主要存放兩大類常量：（1）字面量；（2）符號引用；
4. 訪問標誌：緊跟常量池以後的兩個字節表明訪問標誌，表明類或接口的層次信息；
5. 類索引、父類索引與接口索引集合：緊跟訪問標誌以後的就是類索引、父類索引與接口索引，都是u2類型數據，Class文件中由這三項數據來肯定類的繼承關係；
6. 字段表集合：緊接着就是字段表集合，用於描述接口或類中聲明的變量；
7. 方法表集合：緊接着就是方法表集合，用於描述接口或類中聲明的方法；

3 類加載過程大致分爲幾步？

4 什麼時機會出發類加載？

1. 建立類的實例：使用new關鍵字實例化對象；
2. 訪問類的靜態變量：getstatic或putstatic，讀取或設置一個類的靜態變量（不包括被final修飾的靜態變量）；
3. 訪問類的靜態方法：invokestatic調用一個類的靜態方法；
4. 使用java.lang.reflect進行反射調用：如，Class.forName("xxxxx")；
5. 子類初始化時，會先初始化父類；

5 被動引用有幾種，被動引用不會觸發類初始化？

1. 經過子類引用父類的靜態字段，不會致使子類初始化，只會初始化父類；
2. 經過數組定義來引用類，不會觸發類的初始化；
3. 常量在編譯階段會存入調用類的常量池中，本質上並無直接引用到定義常量的類，由於不會觸發定義常量的類初始化；

6 類加載：第一步加載階段具體過程？

1. 經過類的全限定名稱獲取定義此類的二進制流；
2. 將二進制流靜態結構轉化爲方法區的運行時數據結構；
3. 在內存中生成一個表明這個類的java.lang.Class對象。對於HotSpot虛擬機，Class對象是存放在方法區裏的；

7 類加載：第二步驗證階段具體過程？

主要做用就是確保Class文件的字節流中包含的信息符合當前虛擬機的要求，而且不會危害虛擬機自身安全；

1. 文件格式驗證：對檢查格式、版本；
2. 元數據驗證：對字節碼進行語義分析；
3. 字節碼驗證；
4. 符號引用驗證；

8 類加載：第三步準備階段具體過程？

1. 正式爲類變量分配內存，內存在方法區中進行分配，類變量是指static修飾的變量；
2. 設置類變量的初始值，這個初始值一般狀況下是數據類型的零值，如：public static int value = 123；初始值是0，不是123，賦值123動做會在初始化階段纔會執行；

9 類加載：第四步解析階段具體過程？

將Class文件的常量池內的符號引用替換爲直接引用；

10 類加載：第五步初始化具體過程？

真正開始執行類中定義的Java程序代碼，初始化過程就是執行類構造器()方法的過程；

1. ()方法會自動收集類中全部類變量（static）的賦值動做和靜態代碼塊，編譯器收集順序由代碼出現順序決定；
2. ()方法與類實例構造函數不一樣，虛擬機會保證父類的()執行完畢後再執行子類的()方法；

12 類加載器有幾種，每種的做用？

1. 根類加載器（Bootstrap ClassLoader）：其負責加載Java的核心類，好比String、System這些類；
2. 拓展類加載器（Extension ClassLoader）：其負責加載JRE的拓展類庫；
3. 系統類加載器（System ClassLoader）：其負責加載CLASSPATH環境變量所指定的JAR包和類路徑；
4. 用戶類加載器：用戶自定義的加載器，以類加載器爲父類

13 類加載器雙親委託模式是什麼及爲何？

雙親委派機制：若是一個類加載器在接到加載類的請求時，它首先不會本身嘗試去加載這個類，而是把這個請求任務委託給父類加載器去完成，依次遞歸，若是父類加載器能夠完成類加載任務，就成功返回；只有父類加載器沒法完成此加載任務時，才本身去加載。

Java類隨着加載它的類加載器一塊兒具有了一種帶有優先級的層次關係。好比，Java中的Object類，它存放在rt.jar之中,不管哪個類加載器要加載這個類，最終都是委派給處於模型最頂端的啓動類加載器進行加載，所以Object在各類類加載環境中都是同一個類。若是不採用雙親委派模型，那麼由各個類加載器本身取加載的話，那麼系統中會存在多種不一樣的Object類。