一、介绍
java类通过编译形成字节码文件，存放在磁盘中。通过类加载器加载到java虚拟机内存中。
二、类的加载、连接和初始化
当java查询需要某个类时，虚拟机会保证这个类已经被加载、连接和初始化。连接又包含验证、准备和解析。
1、类的加载
通过类的完全限定名（包名和类名）查找此类的字节码文件，把类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，并存放在运行时数据区的方法区内。然后利用字节码创建一个class对象，用来封装类在方法区的数据结构并存放在堆内。这个过程由类加载器完成。
2、连接
验证：确保被加载器的正确性。class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机要求，不会危害虚拟机自身安全。
准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值。此阶段仅仅为静态变量分配内存，并且设置该变量的初始值。（比如static int num=5，这里只将num初始化为0,5的值会在初始化时赋值）。对于final static修饰的变量，编译的时候就会分配了，也不会分配实例变量的内存。
解析：把类中的符号引用转换为直接引用。符号引用就是一组符号来描述目标，而直接引用就是直接指向目标的指针、相对应偏移量或一个间接定位到目标的句柄。
3、初始化
类加载最后阶段，若该类具有父类，则先对父类进行初始化，执行静态代码和静态代码块，成员变量也将被初始化。
三、类加载器
类的加载由类加载器完成的。类加载器可以分为两种：第一种是java虚拟机自带的类加载器，分别为启动类加载器、扩展类加载器和系统类加载器。第二中是用户自定义的类加载器，是java.lang.ClassLoader的子类实例。
1、虚拟机内置类加载器
1.1根类加载器（Bootstrap）
根类加载器是最底层的类加载器，是虚拟机的一部分，它是由c++语言实现的，且没有父加载器，也没有继承java.lang.ClassLoader类。它主要负责加载系统属性"sun.boot.class.path"指定的路径的核心类库（即<JAVA_HOME>\jre\lib），出于安全考虑，根类加载器只加载java、javax、sun开头的类
1.2扩展类加载器（Extension）
扩展类加载器是指由sun公司实现的sun.misc.Launcher$ExtClassLoader类（JDK9是jdk.internal.loader.ClassLoader$PlatformClassLoader类），它是java语言编写，父类加载器是根类加载器。负责加载<JAVA_HOME>\jre\lib\ext目录下的类库或者系统变量“java.ext.dirs”指定目录的类库。
1.3系统类加载器（System）
系统类加载器也称为应用类加载器，也是纯java类，是原sun公司实现的sun.misc.Launcher$AppClassLoder类（JDK9是jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader）。它的父类加载器是扩展类加载器。它负责从classpath环境变量或者系统属性java.class.path所指定的目录中加载类。它是用户自定义的类加载器的默认父类加载器。一般情况下，该类加载器是程序中默认的类加载器，可以通过ClassLoader.getSystemClassLoader()直接获得。
1.4小结
在程序开发中，类的加载几乎是由上述3种类加载器相互配合执行的，同时我们还可以自定义类加载器。需要注意的是，java虚拟机对class文件采用的按需加载的方式，也就是说当需要使用该类时才会将它的class文件加载到内存生成class对象，而且加载某个类的class文件时，java虚拟机采用的是双亲委派模式，即把加载类的请求交由父类加载器处理。
2、双亲委派模式
除了根类加载器之外，其他的类加载器都需要有自己的父加载器。从jdk1.2开始，类的加载器过程采用双亲委派模式，这种机制能够很好的保护java程序的安全。除了虚拟机自带的根类加载器之外，其他的类加载器都有唯一的父加载器。如果需要classLoader加载一个类时，该classLoader先委托自己的父类加载器先去加载这个类，若这个类能够加载，则由父加载器加载，否则才有classLoader自己加载这个类。即每个类加载器都很懒，加载类时都先让父类加载器去尝试加载，一直到根加载器，加载不到时自己才去加载。真正加载类的加载器成为启动加载器。双亲委派机制的父子关系并非面向对象程序设计中的继承关系，而是通过使用组合模式来复用父加载器代码，如图：
好处：
可以避免类的重复加载，当父类加载器已经加载该类时，就没有必要子加载器加载；
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.Object的类，通过双亲委派模式传递到启动类加载器，而启动类加载器在核心javaAPI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过来的java.lang.Objec，而直接返回已加载过的Object.class，这样便可以防止核心API库被随意篡改。
3、ClassLoader
所有的类加载器（除了根类加载器）都必须继承java.lang.ClassLoader。它是一个抽象类，主要的方法如下：
3.1loadClass
在ClassLoader的源码中，有一个方法loadClass（String name,boolean resolve），这里就是双亲委派模式的代码实现。从源码可以观察到它的执行顺序。需要注意的是，只有父加载器加载不到类时，会调用findClass方法进行类的查找，所以，在定义自己的类加载器时，不要覆盖该方法，而应该覆盖findClass方法。
执行顺序：
3.2findClass
在自定义类加载器时，一般我们需要覆盖这个方法，且ClassLoader中给出了一个默认的错误实现。
3.3defineClass
该方法的签名如下。用来将byte字节解析成虚拟机能够识别的Class对象。defineClass（）方法通常与findClass（）方法一起使用。在自定义类加载器时，会直接覆盖ClassLoader的findClass（）方法获取要加载的字节码，然后调用defineClass（）方法生产class对象
3.4resolveClass
连接指定的类。类加载器可以使用此方法来连接类。
4、URLClassLoader
在java.net包中，jdk提供了一个更加易用的类加载器URLClassLoader，它扩展了ClassLoader，能够从本地或者网络上指定的位置加载类。我们可以使用该类作为自定义的类加载器使用。
构造方法：
public URLClassLoader（URL[] urls）：指定要加载的类所在的URL地址，父类加载器默认为系统类加载器。
public URLClassLoader（URL[] urls，ClassLoader parent）：指定要加载的类所在的URL地址，并指定父类加载器。
5、自定义类加载器
只需要继承ClassLoader类，并覆盖findClass方法即可
5.1文件类加载器
测试：
5.2网络类加载器
5.3热部署类加载器
当我们调用loadClass方法加载时，会采用双亲委派模式，即如果类已经被加载，就从缓存中获取，不会重新加载。如果同一个class被同一个类加载器多次加载，则会报错。因此，我们要实现热部署让同一个class文件被不同的类加载器重复加载，应该使用findClass方法，避开双亲委托模式，从而实现同一个类被多次加载，实现热部署。
6、类的显式与隐式加载
类的加载方式是指虚拟机将class文件加载到内存的方式。
显示加载是指在java代码中通过调用ClassLoader加载class对象，比如Class.forName(String name);this.getClass().getClassLoader().loadClass()加载类。
隐式加载指不需要在java代码中明确调用加载的代码，而是通过虚拟机自动加载到内存中。比如在加载某个class时，该class引用到另外一个类的对象，那么这个对象的字节码文件就会被虚拟机自动加载到内存中。
7、线程上下文类加载器
在java中存在许多的服务提供者接口DPI，全称Service Provider Interface，是java提供的一套用来被第三方实现或者扩展的API，这些接口一般由第三方提供实现，常见的SPI有JDBC、JNDI等。这些SPI的接口属于核心类库，一般存在rt.jar包中，由根类加载器加载。而第三方实现的代码一般作为依赖jar包存在classpath路径下，由于SPI接口中的代码需要加载具体的第三方实现类并调用其相关方法，SPI的接口类是由根加载器加载的，根加载器无法直接加载位于classpath下的具体实现类。由于双亲委派模式的存在，根加载器无法反向委托系统加载器加载SPI的实现类。在这种情况下，java提供了线程上下文加载器用于解决这个问题。
线程上下文加载器可以通过java.lang.Thread的getContextClassLoader()来获取，或者通过setContextClassLoader(ClassLoader cl)来设置线程的上下文类加载器。如果没有手动设置上下文类加载器，线程将继承其父线程的上下文类加载器，初始线程的上下文类加载器是系统类加载器，在线程中运行的代码可以通过此类加载器来加载类或资源。
