一、类加载概念
类加载就是将编译好的.class文件由类加载器动态加载到JVM中，最终形成可以被JVM使用的Java类型。被加载的类会放在JVM的运行时数据区的方法区内，然后在java堆区创建一个java.lang.Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构，并提供访问入口
二、类加载的过程
JVM 将类的加载过程分为三个大的步骤：加载(loading)，链接(link)，初始化(initialize)。其中链接又分为三个步骤：验证，准备，解析。
1.加载
加载又可以称为装载，是类加载过程中的第一个阶段，这个阶段过程中虚拟机需要完成三件事情
（1）：获取二进制字节流
（2）：将字节流所代表的静态存储结构转为方法区运行时数据结构
（3）：在Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.class对象，作为方法区的访问入口
加载类的途径有多种
- 从本地文件系统加载class文件
- 从Jar包中加载class文件
- 通过网络加载class文件
- 将源文件编译成class文件
2.验证
这一步骤主要是保证被加载类的合法性，主要是为了安全考虑，确保Class类符合虚拟机要求，能够被虚拟机正确解析
- 验证Class文件的标识：这个标识名词叫做魔数(Magic Number)，是由Java定义的，到JDK1.8为止，为cafebabe
- 验证Class文件的版本号，主要是用来区分不同版本Java编译的Class文件
- 验证常量池（常量类型以及数据结构是否正确）
- class文件的每个部分（字段表、方法表是否正确）
- 元数据验证（父类验证、继承验证、final验证）
- 字节码验证（指令是否正确）
- 符号引用验证（通过符号引用是否能找到字段、方法、类）
补充：验证阶段是非常重要的，但不是必须的，它对程序运行期没有影响，如果所引用的类经过反复验证，那么可以考虑采用-Xverifynone参数来关闭大部分的类验证措施，以缩短虚拟机类加载的时间
3.准备
为类的静态变量（类变量）分配内存，并将其初始化为默认值
- 这个时候进行内存分配的仅仅是类变量(static)，不包括实例变量，实例变量会在对象实例化时随着对象一块在Java堆中分配
- 这里赋予默认值（初始值）通常是数据类型的默认值（如0，null，false）等，而不是显式的赋值
4.解析
把类中的符号引用转换成直接引用
- 解析动作主要针对于：类、接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等
- 符号引用指的就是定位目标的一种描述符号，如String s="abc"中的s就是符号引用
- 直接引用：直接指向目标的指针、相对偏移量、一个间接定位到对象的句柄，直接引用的目标一定是被加载到了内存中
5.初始化
这个步骤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。
- 有两种初始化方式：
① 声明类变量时指定初始值(如static int a=5)
②使用静态代码块为类变量指定初始值 - JVM初始化步骤：
① 假如这个类还没有被加载和连接，则程序先加载并连接该类
② 假如该类的直接父类还没有被初始化，则先初始化其直接父类
③ 假如类中有初始化语句，则系统依次执行这些初始化语句 - 类初始化时机：只有当对类的主动使用的时候才会导致类的初始化，有6中情况
① 创建该类的实例，即new对象
② 访问类或接口的静态变量，或者对该静态变量进行赋值
③ 调用类的静态方法
④ 使用反射（class.forName(“xxx”)）
⑤ 初始化子类时，其父类也会被初始化
⑥ Java虚拟机启动时被表明为启动类的类(Java Test),直接使用java.exe运行某个主类时
6.使用和卸载
当 JVM 完成初始化阶段之后，JVM 便开始从入口方法开始执行用户的程序代码，当用户程序代码执行完毕后，JVM 便开始销毁创建的 Class 对象，最后负责运行的 JVM 也退出内存。
有如下情况，Java虚拟机会结束其生命周期
- 执行了System.exit()方法
- 程序正常执行结束
- 程序在执行过程中出现异常或错误
- 操作系统出现错误导致Java虚拟机进程终止
三、类加载器
1.概述
- Java类加载器（Java Classloader）是Java运行时环境的一部分，负责动态加载Java类到Java虚拟机的内存空间中。类通常是按需加载，即第一次使用该类时才加载。某些情况下也可预先加载。
- 可以通过继承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而不需要完全了解Java虚拟机的类加载的细节。
2.加载器类型
JVM中有3个默认的类加载器
类型 | 说明 |
引导类加载器（Bootstrap Classloader） | 由原生代码（如C语言）编写，不继承自java.lang.ClassLoader,负责加载核心类库，存储在<JAVA_HOME>/jre/lib目录中 |
扩展类加载器（Extensions Classloader） | 它负责将 <JAVA_HOME >/lib/ext或者由系统变量-Djava.ext.dir指定位置中的类库 加载到内存中,该类由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现 |
系统类加载器(AppClassloader) | 根据 Java应用程序的类路径（java.class.path或CLASSPATH环境变量）来加载 Java 类。一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它。该类由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现。 |
（其实除了以上三种加载器以外，还有一种比较特殊的类型就是线程上下文类加载器）
3.双亲委派加载机制
类加载器在加载某个类时，采用的是双亲委派机制。
双亲委派示意图
（1）双亲委派工作原理：
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，如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将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，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式，即每个儿子都很懒，每次有活就丢给父亲去干，直到父亲说这件事我也干不了时，儿子自己才想办法去完成。
（2）双亲委派机制的好处：
用双亲委派模式的是好处是Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系，通过这种层级关可以避免类的重复加载，当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次。其次是考虑到安全因素，java核心api中定义类型不会被随意替换，假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类，通过双亲委托模式传递到启动类加载器，而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer，而直接返回已加载过的Integer.class，这样便可以防止核心API库被随意篡改。
