前言
我們很多小夥伴平時都是做JAVA開發的，那麼作為一名合格的工程師，你是否有仔細的思考過JVM的執行原理呢。
如果懂得了JVM的執行原理和記憶體模型，像是一些JVM調優、垃圾回收機制等等的問題我們才能有一個更清晰的概念。
為了走進JVM，深入瞭解底層，王子打算寫一個JVM的專題，留下自己對JVM探索的足跡，同時也希望能幫到小夥伴們更好的理解JVM。
那我們開始吧。
JAVA程式碼的執行流程
首先我們就來聊一聊JAVA程式碼是怎麼執行起來的，這部分比較基礎相信大家都知道，就當成是個複習吧。
我們編寫的程式碼都是在java檔案中編寫的，然後會編譯成class位元組碼檔案。
當我們使用到哪個類的時候就會通過類載入器把class位元組碼檔案中的類載入到jvm記憶體中，然後就是在jvm記憶體中執行我們的程式碼了。
整體的執行流程就是這樣，相信小夥伴們都很清楚這些，但是有關類載入器是如何把類載入到jvm記憶體中的，小夥伴們有考慮過嗎？
今天我們主要就是聊這一部分。
JVM什麼時候載入類
其實說到類載入的底層機制，這是一個很複雜的過程，但是對於我們平時的工作來講，只要懂得它的核心原理就可以了。
一個類的載入過程會經歷如下的幾個過程：
載入、驗證、準備、解析、初始化、使用、解除安裝
首先我們就先弄明白一個問題，jvm是什麼時候去載入類的呢？
其實答案很簡單，就是我們什麼時候使用到了這個類，它就去class位元組碼檔案中去載入這個類。
而作為程式的入口，具有main方法的類，肯定是最開始的時候就載入到jvm中了。
對於載入類的時間點問題，其實就是這麼簡單。
類載入器和雙親委派機制
既然我們知道了類載入的時間點，那麼jvm是通過什麼方式對類進行載入的呢？就是類載入器。
那接下來我們就來聊聊jvm的類載入器。
jvm的類載入器總體上可以分成4層，我們一起看一下。
1.啟動類載入器
首先就是jvm啟動的第一道關口，啟動類載入器Bootstrap ClassLoader，它主要是載入java的核心類。
相信大家都知道，無論是什麼環節下執行java程式，都是要安裝jvm虛擬機器環境的，而在這個環境的目錄中是有一個lib資料夾的，這個檔案下就是java最核心的類庫，支撐著java系統的執行。
所以一旦jvm啟動，那麼首先就會通過啟動類載入器去載入lib資料夾下的核心類庫。
2.擴充套件類載入器
然後我們就到了第二層，擴充套件類載入器Extension ClassLoader，這個類載入器其實與啟動類載入器是類似的。
在我們的jvm虛擬機器環境目錄下，是有一個lib/ext的資料夾的，這裡面的類就是java執行環境的一些擴充套件類，這些擴充套件類就是在jvm啟動後，通過擴充套件類載入器進行載入的。
3.應用程式類載入器
載入完核心類庫和擴充套件類，這時候就到了第三層，應用程式類載入器Application ClassLoader，這個類載入器你就可以理解成是載入我們寫好的java程式碼的就可以了。
4.自定義類載入器
前面的三層就是基本的類載入器了，然後第四層是自定義類載入器，根據一些特殊的需求來自己定義類載入器載入我們的類。
整體上類載入器就是這麼的4層結構。很多小夥伴可能都聽說過雙親委派機制，那麼什麼是雙親委派機制呢，王子就和大家用最接地氣的語言描述一下。
其實很好理解，就是當我們的類載入器要載入一個類的時候，它首先會委派給它的父親去載入，但是如果它的父親沒找到就會把這個事交給他的孩子自己去完成了。
這就是雙親委派機制。
舉個例子，假如我們的應用程式類載入器要載入一個類A，那麼首先它會先回家找它老爸擴充套件類載入器，問問“老爸，你那有這個類A嗎？”
然後擴充套件類載入器接到這個請求之後，同樣也懶得處理，再去找它爺爺啟動類載入器。
它爺爺找了一圈沒找到類A，很生氣，就對擴充套件類載入器說，“我這沒有，你自己找去！”
然後擴充套件類載入器就灰溜溜的自己找了一圈，同樣也沒找到，這時候就找到應用類載入器了，說：“我這哪有你這個類A，這明明是你自己應該乾的活，愛上哪找上哪找去，我不管了”。
這時候應用類載入器就只能自己去處理了，找了一圈發現找到了類A，就把它載入到jvm記憶體中了。
相信大家看了這個例子應該很容易理解了吧。
所以假設我們自己建立了一個類java.lang.String，它是不會被應用類載入器載入到記憶體中的，因為父類中可以找到這個類，就直接給載入到記憶體中了。
聊聊驗證、準備、解析、初始化階段
聊完了載入，我們再來看看驗證、準備、解析、初始化這幾個階段jvm都做了什麼。
1.驗證階段
這一步其實很容易理解，就是jvm根據java規範，來校驗你載入進來的class檔案中的內容是否符合規範，如果不符合規範jvm是無法正常執行的。
所以在載入後，首先就是驗證階段。
2.準備階段
假設我們有一個類A，剛剛載入並通過了驗證，那麼就會進行準備工作。
這個準備工作其實就是給類A分配一定的記憶體空間，然後給裡面的靜態變數(static修飾的變數)也分配記憶體空間，並賦初始值。
3.解析階段
這個階段乾的事實際上是把符號引用替換為直接引用，這一過程網上有很多資料，還是比較複雜的，如果感興趣小夥伴們可以自己查閱一下資料。
實際工作中也很少會接觸這部分的內容，所以我們知道有這麼個階段就可以了。
4.初始化階段
在準備階段，我們把類A的記憶體已經分配完了，那麼初始化階段要做些什麼事呢？我們先看一下類A的程式碼
public class A { private static String i=System.getProperty("i"); }
準備階段我們只是給變數i分配了記憶體空間，並賦值了初始值，但是後邊的System.getProperty("i")是不會執行的。
沒錯，這部分程式碼就是在初始化階段執行的，另外靜態程式碼塊也會在這一階段執行。
舉個例子，比如我們新建一個物件new A()，此時就會觸發從載入到初始化的全過程，把這個類準備好並建立一個例項物件。
此外這裡有一個規則，如果類A繼承了類B，那麼在初始化類A的時候，如果發現類B還沒有初始化，會先初始化類B。
擴充套件
到這裡關於JVM的類載入機制其實就已經說完了，王子再給大家擴充套件一個小知識點。
小夥伴們想過沒有，Tomcat也是用java開發的，那麼它的類載入機制是什麼樣的呢，為什麼就能支援jsp呢？
其實它就是利用了自定義類載入器這一機制，自己自定義了很多類載入器，整體的結構如下：
Tomcat自定義了這麼多的類載入器，用來載入它自己的核心類庫，並且Tomcat是打破了雙親委派機制的，感興趣的小夥伴可以自己去查資料瞭解一下，王子就不在本篇文章長篇大論來聊Tomcat了。
總結
今天我們聊的內容還是jvm中比較基礎的部分，以後的文章我們再慢慢深入，去探索jvm的底層原理，如果對JVM感興趣的小夥伴可以關注王子的後續文章哦，我們可以一步一個腳印的逐步分解JVM，去了解JVM的垃圾回收機制、效能調優等等實用性問題，讓你面對JVM的面試或者生產實踐也可以遊刃有餘。
那我們下次見。
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