类加载流程

只需要记住下面这5个阶段就行了

参考：JVM 基础 - Java 类加载机制 | Java 全栈知识体系 (pdai.tech) (opens new window)

下面简单介绍一下每个部分做了啥

• 加载 首先获取二进制流，然后把字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构，最后在java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为数据访问入口
• 验证 确保被加载类的正确性，分为文件格式验证，元数据验证，字节码验证和符合引用验证
• 准备 为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值
• 解析 把类中的符号引用转换为直接引用
• 初始化 初始化，为类的静态变量赋予正确的初始值，JVM负责对类进行初始化，主要对类变量进行初始化
• 使用 类访问方法区内的数据结构的接口， 对象是Heap区的数据
• 卸载

双亲委派模型

类加载器可以细分为下面几种类型

它们之间的层次关系被称为类加载器的双亲委派模型。该模型要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应该有自己的父类加载器，而这种父子关系一般通过组合（Composition）关系来实现，而不是通过继承（Inheritance）。

当应用类加载器获取到一个类加载的请求的时候，不会立即处理这个类加载请求，而是将这个请求委派给他的父加载器加载，如果这个父加载器不能够处理这个类加载请求，便将之传递给子加载器。一级一级传递指导可以加载该类的类加载器。

几个注意事项

1. 子类先委托父类加载
2. 父类加载器有自己的加载范围，范围内没有找到，则不加载，并返回给子类
3. 子类在收到父类无法加载的时候，才会自己去加载

为什么需要双亲委派模型呢

如果不是同一个类加载器加载，即使是相同的class文件，也会出现判断不想同的情况，从而引发一些意想不到的情况，为了保证相同的class文件，在使用的时候，是相同的对象，jvm设计的时候，采用了双亲委派的方式来加载类。

jvm提供了三种系统加载器：

1. 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：C++实现，在java里无法获取，负责加载<JAVA_HOME>/lib下的类。
2. 扩展类加载器（Extension ClassLoader）： Java实现，可以在java里获取，负责加载<JAVA_HOME>/lib/ext下的类。
3. 系统类加载器/应用程序类加载器（Application ClassLoader）：是与我们接触对多的类加载器，我们写的代码默认就是由它来加载，ClassLoader.getSystemClassLoader返回的就是它。

为什么要破坏双亲委派机制呢

比如JDBC和Tomcat都破坏了双亲委派机制

因为在某些情况下父类加载器需要委托子类加载器去加载class文件。受到加载范围的限制，父类加载器无法加载到需要的文件（因为），以Driver接口为例，由于Driver接口定义在jdk当中的，而其实现由各个数据库的服务商来提供，比如mysql的就写了MySQL Connector，那么问题就来了，DriverManager（也由jdk提供）要加载各个实现了Driver接口的实现类，然后进行管理，但是DriverManager由启动类加载器加载，只能记载JAVA_HOME的lib下文件，而其实现是由服务商提供的，由系统类加载器加载，这个时候就需要 启动类加载器来委托子类来加载Driver实现 ，从而破坏了双亲委派，这里仅仅是举了破坏双亲委派的其中一个情况。

【JVM】浅谈双亲委派和破坏双亲委派 - joemsu - 博客园 (cnblogs.com) (opens new window)

如何破坏类加载机制呢

如果不想打破双亲委派模型，就重写ClassLoader类中的findClass()方法即可，无法被父类加载器加载的类最终会通过这个方法被加载。而如果想打破双亲委派模型则需要重写loadClass()方法（当然其中的坑也不会少）。典型的打破双亲委派模型的框架和中间件有tomcat与osgi,

如何破坏双亲委派模型_tinysakura的博客-CSDN博客_如何破坏双亲委派模型 (opens new window)

new新建对象过程

这个其实相当于类加载的机制

当虚拟机遇见new关键字时候，实现判断当前类是否已经加载，如果类没有加载，首先执行类的加载机制，加载完成后再为对象分配空间、初始化等。

1. 首先校验当前类是否被加载，如果没有加载，执行类加载机制
2. 加载：就是从字节码加载成二进制流的过程
3. 验证：当然加载完成之后，当然需要校验Class文件是否符合虚拟机规范，跟我们接口请求一样，第一件事情当然是先做个参数校验了
4. 准备：为静态变量、常量赋默认值
5. 解析：把常量池中符号引用(以符号描述引用的目标)替换为直接引用(指向目标的指针或者句柄等)的过程
6. 初始化：执行static代码块(cinit)进行初始化，如果存在父类，先对父类进行初始化

Ps：静态代码块是绝对线程安全的，只能隐式被java虚拟机在类加载过程中初始化调用！(此处该有问题static代码块线程安全吗？)

当类加载完成之后，紧接着就是对象分配内存空间和初始化的过程

1. 首先为对象分配合适大小的内存空间
2. 接着为实例变量赋默认值
3. 设置对象的头信息，对象hash码、GC分代年龄、元数据信息等
4. 执行构造函数(init)初始化

反射机制

JAVA 反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为 java 语言的反射机制。反射主要包括三大类：属性字段、构造函数、方法

• Field 类：提供有关类的属性信息，以及对它的动态访问权限。它是一个封装反射类的属性的类。
• Constructor 类：提供有关类的构造方法的信息，以及对它的动态访问权限。它是一个封装反射类的构造方法的类。
• Method 类：提供关于类的方法的信息，包括抽象方法。它是用来封装反射类方法的一个类。
• Class 类：表示正在运行的 Java 应用程序中的类的实例。
• Object 类：Object 是所有 Java 类的父类。所有对象都默认实现了 Object 类的方法。

获取class对象的三种方法

// 1.通过字符串获取Class对象，这个字符串必须带上完整路径名
Class studentClass = Class.forName("com.test.reflection.Student");
// 2.通过类的class属性
Class studentClass2 = Student.class;
// 3.通过对象的getClass()函数
Student studentObject = new Student();
Class studentClass3 = studentObject.getClass();

获取class对象里面的内容

获取到class对象后，我们就可以获取各种内容

// 1.获取所有声明的字段
Field[] declaredFieldList = studentClass.getDeclaredFields();
for (Field declaredField : declaredFieldList) {
    System.out.println("declared Field: " + declaredField);
}
// 2.获取所有公有的字段
Field[] fieldList = studentClass.getFields();
for (Field field : fieldList) {
    System.out.println("field: " + field);
}

// 1.获取所有声明的构造方法
Constructor[] declaredConstructorList = studentClass.getDeclaredConstructors();
for (Constructor declaredConstructor : declaredConstructorList) {
    System.out.println("declared Constructor: " + declaredConstructor);
}
// 2.获取所有公有的构造方法
Constructor[] constructorList = studentClass.getConstructors();
for (Constructor constructor : constructorList) {
    System.out.println("constructor: " + constructor);
}

// 1.获取所有声明的函数
Method[] declaredMethodList = studentClass.getDeclaredMethods();
for (Method declaredMethod : declaredMethodList) {
    System.out.println("declared Method: " + declaredMethod);
}
// 2.获取所有公有的函数
Method[] methodList = studentClass.getMethods();
for (Method method : methodList) {
    System.out.println("method: " + method);
}

简单实践

// 1.通过字符串获取Class对象，这个字符串必须带上完整路径名
Class studentClass = Class.forName("com.test.reflection.Student");
// 2.获取声明的构造方法，传入所需参数的类名，如果有多个参数，用','连接即可
Constructor studentConstructor = studentClass.getDeclaredConstructor(String.class);
// 如果是私有的构造方法，需要调用下面这一行代码使其可使用，公有的构造方法则不需要下面这一行代码
studentConstructor.setAccessible(true);
// 使用构造方法的newInstance方法创建对象，传入构造方法所需参数，如果有多个参数，用','连接即可
Object student = studentConstructor.newInstance("NameA");
// 3.获取声明的字段，传入字段名
Field studentAgeField = studentClass.getDeclaredField("studentAge");
// 如果是私有的字段，需要调用下面这一行代码使其可使用，公有的字段则不需要下面这一行代码
// studentAgeField.setAccessible(true);
// 使用字段的set方法设置字段值，传入此对象以及参数值
studentAgeField.set(student,10);
// 4.获取声明的函数，传入所需参数的类名，如果有多个参数，用','连接即可
Method studentShowMethod = studentClass.getDeclaredMethod("show",String.class);
// 如果是私有的函数，需要调用下面这一行代码使其可使用，公有的函数则不需要下面这一行代码
studentShowMethod.setAccessible(true);
// 使用函数的invoke方法调用此函数，传入此对象以及函数所需参数，如果有多个参数，用','连接即可。函数会返回一个Object对象，使用强制类型转换转成实际类型即可
Object result = studentShowMethod.invoke(student,"message");
System.out.println("result: " + result);

详解面试中常考的 Java 反射机制 - 知乎 (zhihu.com) (opens new window)

静态编译和动态编译

• 静态编译： 在编译时确定类型，绑定对象
• 动态编译： 运行时确定类型，绑定对象

反射机制的优缺点

• 优点： 运行期类型的判断，动态加载类，提高代码灵活度。
• 缺点： 1,性能瓶颈：反射相当于一系列解释操作，通知 JVM 要做的事情，性能比直接的 java 代码要慢很多。2,安全问题，让我们可以动态操作改变类的属性同时也增加了类的安全隐患。

反射的应用场景

反射是框架设计的灵魂。

在我们平时的项目开发过程中，基本上很少会直接使用到反射机制，但这不能说明反射机制没有用，实际上有很多设计、开发都与反射机制有关，例如模块化的开发，通过反射去调用对应的字节码；动态代理设计模式也采用了反射机制，还有我们日常使用的 Spring／Hibernate 等框架也大量使用到了反射机制。

举例：

1. 我们在使用 JDBC 连接数据库时使用 Class.forName()通过反射加载数据库的驱动程序；
2. Spring 框架的 IOC（动态加载管理 Bean）创建对象以及 AOP（动态代理）功能都和反射有联系；
3. 动态配置实例的属性；