什么是類加載器？什么是雙親委派模型?
圖片
一. 什么是類加載器，類加載器有哪些?
要想理解類加載器的話，務必要先清楚對于一個Java文件，它從編譯到執行的整個過程。
圖片
- 類加載器：用于裝載字節碼文件(.class文件)
- 運行時數據區：用于分配存儲空間
- 執行引擎：執行字節碼文件或本地方法
- 垃圾回收器：用于對JVM中的垃圾內容進行回收
1.1. 類加載器
JVM只會運行二進制文件，而類加載器（ClassLoader）的主要作用就是將字節碼文件加載到JVM中，從而讓Java程序能夠啟動起來。現有的類加載器基本上都是java.lang.ClassLoader的子類，該類的只要職責就是用于將指定的類找到或生成對應的字節碼文件，同時類加載器還會負責加載程序所需要的資源
1.2. 類加載器種類
類加載器根據各自加載范圍的不同，劃分為四種類加載器：
- 啟動類加載器(BootStrap ClassLoader)：該類并不繼承ClassLoader類，其是由C++編寫實現。用于加載JAVA_HOME/jre/lib目錄下的類庫。
- 擴展類加載器(ExtClassLoader)：該類是ClassLoader的子類，主要加載JAVA_HOME/jre/lib/ext目錄中的類庫。
- 應用類加載器(AppClassLoader)：該類是ClassLoader的子類，主要用于加載classPath下的類，也就是加載開發者自己編寫的Java類。
- 自定義類加載器：開發者自定義類繼承ClassLoader，實現自定義類加載規則。
上述三種類加載器的層次結構如下如下：
圖片
類加載器的體系并不是“繼承”體系，而是委派體系，類加載器首先會到自己的parent中查找類或者資源，如果找不到才會到自己本地查找。類加載器的委托行為動機是為了避免相同的類被加載多次。
二. 什么是雙親委派模型？
如果一個類加載器在接到加載類的請求時，它首先不會自己嘗試去加載這個類，而是把這個請求任務委托給父類加載器去完成，依次遞歸，如果父類加載器可以完成類加載任務，就返回成功；只有父類加載器無法完成此加載任務時，才由下一級去加載。
圖片
三. JVM為什么采用雙親委派機制
- 通過雙親委派機制可以避免某一個類被重復加載，當父類已經加載后則無需重復加載，保證唯一性。
- 為了安全，保證類庫API不會被修改
在工程中新建java.lang包，接著在該包下新建String類，并定義main函數
public class String {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("demo info");
}
}此時執行main函數，會出現異常，在類 java.lang.String 中找不到 main 方法
圖片
出現該信息是因為由雙親委派的機制，java.lang.String的在啟動類加載器(Bootstrap classLoader)得到加載，因為在核心jre庫中有其相同名字的類文件，但該類中并沒有main方法。這樣就能防止惡意篡改核心API庫。
四. 類裝載的執行過程？
類從加載到虛擬機中開始，直到卸載為止，它的整個生命周期包括了：加載、驗證、準備、解析、初始化、使用和卸載這7個階段。其中，驗證、準備和解析這三個部分統稱為連接（linking）。
圖片
類加載過程詳解
1.加載
圖片
- 通過類的全名，獲取類的二進制數據流。
- 解析類的二進制數據流為方法區內的數據結構（Java類模型）
- 創建java.lang.Class類的實例，表示該類型。作為方法區這個類的各種數據的訪問入口
圖片
2.驗證
圖片
驗證類是否符合JVM規范，安全性檢查
(1)文件格式驗證:是否符合Class文件的規范
(2)元數據驗證
- 這個類是否有父類（除了Object這個類之外，其余的類都應該有父類）
- 這個類是否繼承（extends）了被final修飾過的類（被final修飾過的類表示類不能被繼承）
- 類中的字段、方法是否與父類產生矛盾。（被final修飾過的方法或字段是不能覆蓋的）
(3)字節碼驗證- 主要的目的是通過對數據流和控制流的分析，確定程序語義是合法的、符合邏輯的。
(4)符號引用驗證：符號引用以一組符號來描述所引用的目標，符號可以是任何形式的字面量
比如：int i = 3; 字面量：3 符號引用：i
3.準備
圖片
為類變量分配內存并設置類變量初始值
- static變量，分配空間在準備階段完成（設置默認值），賦值在初始化階段完成
- static變量是final的基本類型，以及字符串常量，值已確定，賦值在準備階段完成
- static變量是final的引用類型，那么賦值也會在初始化階段完成
圖片
4.解析
圖片
把類中的符號引用轉換為直接引用
比如：方法中調用了其他方法，方法名可以理解為符號引用，而直接引用就是使用指針直接指向方法。
圖片
5.初始化
圖片
對類的靜態變量，靜態代碼塊執行初始化操作
- 如果初始化一個類的時候，其父類尚未初始化，則優先初始化其父類。
- 如果同時包含多個靜態變量和靜態代碼塊，則按照自上而下的順序依次執行。
6.使用
圖片
JVM 開始從入口方法開始執行用戶的程序代碼
- 調用靜態類成員信息（比如：靜態字段、靜態方法）
- 使用new關鍵字為其創建對象實例
7.卸載
當用戶程序代碼執行完畢后，JVM 便開始銷毀創建的 Class 對象，最后負責運行的 JVM 也退出內存
五.類加載器面試
面試官：什么是類加載器，類加載器有哪些?
候選人:
JVM只會運行二進制文件，而類加載器（ClassLoader）的主要作用就是將字節碼文件加載到JVM中，從而讓Java程序能夠啟動起來。
常見的類加載器有4個
第一個是**啟動類加載器(BootStrap ClassLoader)**：其是由C++編寫實現。用于加載JAVA_HOME/jre/lib目錄下的類庫。
第二個是**擴展類加載器(ExtClassLoader)**：該類是ClassLoader的子類，主要加載JAVA_HOME/jre/lib/ext目錄中的類庫。
第三個是**應用類加載器(AppClassLoader)**：該類是ClassLoader的子類，主要用于加載classPath下的類，也就是加載開發者自己編寫的Java類。
第四個是自定義類加載器：開發者自定義類繼承ClassLoader，實現自定義類加載規則。
面試官：說一下類裝載的執行過程？
候選人:
類從加載到虛擬機中開始，直到卸載為止，它的整個生命周期包括了：加載、驗證、準備、解析、初始化、使用和卸載這7個階段。其中，驗證、準備和解析這三個部分統稱為連接（linking）
1.加載：查找和導入class文件
2.驗證：保證加載類的準確性
3.準備：為類變量分配內存并設置類變量初始值
4.解析：把類中的符號引用轉換為直接引用
5.初始化：對類的靜態變量，靜態代碼塊執行初始化操作
6.使用：JVM 開始從入口方法開始執行用戶的程序代碼
7.卸載：當用戶程序代碼執行完畢后，JVM 便開始銷毀創建的 Class 對象，最后負責運行的 JVM 也退出內存
面試官：什么是雙親委派模型？
候選人:
如果一個類加載器收到了類加載的請求，它首先不會自己嘗試加載這個類，而是把這請求委派給父類加載器去完成，每一個層次的類加載器都是如此，因此所有的加載請求最終都應該傳說到頂層的啟動類加載器中，只有當父類加載器返回自己無法完成這個加載請求（它的搜索返回中沒有找到所需的類）時，子類加載器才會嘗試自己去加載
面試官：JVM為什么采用雙親委派機制
候選人:
主要有兩個原因。
第一、通過雙親委派機制可以避免某一個類被重復加載，當父類已經加載后則無需重復加載，保證唯一性。
第二、為了安全，保證類庫API不會被修改
