目录：Class文件被载入虚拟机后，会做哪些额外的处理？类加载的具体步骤是怎么样的？
- Class文件的装载流程
- Class类型以文件形式存在，只有被Java虚拟机装载的Class类型才能在程序中使用；
- 系统装载Class类型可分为加载，连接和初始化3个步骤；
- 连接又分为验证，准备和解析3步；
- 类的装载条件
- Class只有在必须要使用的时候才会被装载，Java虚拟机不会无条件地装载Class类型。
- 一个类或接口在初次使用前，必须要进行初始化
- 所谓的"使用"，是指主动使用，有以下几种情况：
- 当创建一个类的实例时，比如使用new关键字，或者通过反射，克隆，反序列化；
- 当调用类的静态方法时，即当使用了字节码invokestatic指令；
- 使用类或接口的静态字段时（final常量除外），比如，使用getstatic或者putstatic指令；
- 使用java.lang.reflect包中的方法反射类的方法时；
- 当初始化子类时，要求先初始化父类；
- 作为启动虚拟机，含有main()方法的那个类；
- 主动引用的示例
| 分析：
系统首先装载Parent类，之后装载Child类。符合主动装载中的两个条件，使用new关键字创建类的实例会装载相关类，以及在初始化子类时，必须先初始化分类 |
- 被动引用的示例
| 分析：
虽然在UseParent中，直接访问了子类对象，但是Child子类并未被初始化，只有Parent父类被初始化。在引用一个字段时，只有直接定义该字段的类，才会被初始化； |
- 注意，Child类没有被初始化，但此时Child类已经被系统加载，只是没有进入到初始化阶段；
- 使用-XX:+TraceClassLoading参数运行这段代码，输出结果：Child已经被加载入系统，但Child的初始化并未进行；
- final常量并不会引起类的初始化，示例：
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在编译后的UseFinalField.class中，并没有引用FinalFieldClass类，而是将final常量直接存放到常量池中，因此，FinalFieldClass类自然不会被加载。 |
| 结果：
FinalFieldClass类并没有因为其常量字段constString被引用而初始化。这是因为在Class文件生成时，final常量由于其不变性，做了适当的优化。分析UseFinalField类生成的Class文件，可以看到main()函数的字节码为：
在字节码偏移3的位置，通过ldc将常量池第22项入栈，在此Class文件中常量池第22项为：
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- 总结：并不是在代码中出现的类，就一定会被加载或者初始化。如果不符合主动使用的条件，类就不会初始化；
- 加载类
- 加载类处于类装载的第一阶段，虚拟机要完成一下工作：
- 通过类的全名，获取类的二进制数据流；
- 解析类的二进制数据流为方法区的数据结构；
- 通过二进制信息，创建java.lang.Class类的实例，该类是反射得以实现的关键数据；
- 虚拟机获取二进制数据流的途径：
- 通过文件系统读入一个class后缀的文件；
- 或读入jar,zip等归档数据包，提取类文件；
- 实例：通过Class类，获取java.lang.String类的所有方法信息
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- Java虚拟机完成类的加载是通过ClassLoader类加载器；
- 验证类
- 类被加载到系统后，开始连接操作，验证是该操作的第一步；
- 目的：
- 保证加载的字节码是合法，合理并符合规范的，验证流程大致如下：
| 1.判断类的二进制数据是否符合格式要求和规范； |
- 准备
- 类通过验证后，虚拟机会进入准备阶段。这个阶段，虚拟机会为这个类分配相应的内存空间，并设置初始值；各类型初始值如下：
- 常量字段也会在准备阶段被附上正确的值，这个行为由虚拟机来做，属于变量的初始化；
- 这个阶段不会有任何代码被执行；
- 示例：
- 在类中定义如下常量:
- 在生成的class文件中，可以看到该字段含有ConsantValue属性，直接存放于常量池中。该常量constString在准备阶段被附上字符串"CONST"（并非由字节码引起的）
- 如果没有final的修饰，仅仅作为普通的静态变量：
- constString的赋值在函数clinit中发生，属于Java字节码的行为。字段constString上未携带任何数据信息，在clinit方法中，将字符串常量CONST通过ldc指令压栈，并通过putstatic语句进行赋值；
- ldc字节码会加载一个常量到操作数栈中，putstatic字节码设置给定的静态字段的值；
- 解析类
- 准备阶段之后，进入解析阶段，需要完成的工作有：
- 将类，接口，字段和方法的符合引用转为直接引用；
- 符号引用
- 就是字面量的引用，和虚拟机的内部数据结构，内存布局无法；
- 在Class类文件中，常量池就进行了大量的符号引用；
- 示例：查看System.out.println()的字节码
| 它使用了常量池第24项，常量池的结构如下图： |
| 常量池第24项被invokevirtual使用，顺着CONSTANT_Methodref #24的引用关系查找， |
- 符号引用只是一部分，当一个方法被调用，系统需要明确知道该方法的位置。Java虚拟机为每个类都准备了一张方法表，所有的方法都在这张表上。当需要调用一个类的方法时，只要知道这个方法在方法表中的偏移量就可以直接调用该方法了。通过解析操作，符号引用就可以转变为目标方法在类中方法表中的位置，使方法被调用成功；
- 综上，"解析"就是将符号引用转变为直接引用，也就是得到类，字段，方法在内存中的指针或者偏移量；
- 如果直接引用存在，可以肯定系统中存在该类，方法，字段等。但如果只存在符号引用，则不能确定；
- 关于String的说明，CONSTANT_String的解析
- 在Java代码中直接使用字符串常量，会在类中出现CONSTANT_String，它表示字符串常量，且引用一个CONSTANT_UTF8的常量项；
- Java虚拟机内部运行时，会维护一张字符串拘留表，它保存所有出现过的字符串常量，且没有重复项，只要以CONSTANT_String形式出现的字符串都会在这张表中；
- 使用String.intern()可以得到一个字符串的拘留表中的引用，因为拘留表不含重复项，所有字面相同的字符串的String.intern()方法，会返回相等的数据；
- 示例：
| 分析： |
- 初始化
- 该阶段是类装载的最后一个阶段。如果前面没有出现问题，那么类可以顺利装载到系统；
- 该阶段，类才会开始执行Java字节码；
- 该阶段，执行类的初始化方法,clinit；
- clinit是由编译器自动生成，由类静态成员的赋值语句以及static语句块合并产生的；
- 示例：
| Java编译器会为这段代码生成如下的clinit：
clinit函数中，整合了SimpleStatic类中的static赋值语句以及static语句块，先后对id和Number两个成员变量进行赋值 |
- 示例：在加载一个类之前，虚拟机总是会试图加载该类的父类，因此父类clinit总是在子类clinit之前被调用。也就是说，子类的static块优先级高于父类
| 分析： |
- 示例：Java编译器并不会为所有的类都产生clinit初始化函数。如果一个类既没有赋值语句，也没有static语句块，那么生成的clinit函数就应该为空，因此，编辑器就不会为该类插入clinit函数；
| StaticFinalClass只有final常量，而final常量在准备阶段初始化，而并不在初始化阶段处理，因此对于StaticFinalClass来说，clinit就无事可做，因此，在产生的class文件中，没有该函数存在 |
- 类初始化的多线程问题
- 对于clinit函数的调用，虚拟机会在内部确保其多线程的安全性。当多个线程试图初始化同一个类时，只有一个线程可以进入clinit函数，其它线程等待，如果之前的线程成功加载了类，则等在队列中的线程就没有机会再执行clinit函数了（使用这个类时，虚拟机会直接返回给它已经准备好的信息）
- 示例：clinit是带锁线程安全的，在多线程环境下进行类初始化的时候，可能引起死锁，这种死锁很难发现，它看起来并没有可用的信息。
- 下段代码在展示类初始化的时候，产生了线程死锁的问题：
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上段代码由3个类组成，StaticA,StaticB和StaticDeadLockMain。在StaticDeadLockMain中创建了两个线程，线程A试图去初始化StaticA,线程B尝试去初始化StaticB,在StaticA的初始化过程中，会去尝试初始化StaticB,同样在StaticB的初始化过程中，也去初始化StaticA，如下图：
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