1、概述
- 虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这就是虚拟机的类加载机制。
- 在Java语言中，类型的加载、连接和初始化过程都是在程序运行期间完成的。
- Java天生可以动态扩展的语言特性就是依赖运行期动态加载和动态链接两个特点实现的。
2、类加载的时机
类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，他的整个生命周期包括：
加载Loading、验证Verification、准备Preparation、解析Resolution、初始化Initialization、使用Using、卸载Unloading7个阶段。
验证、准备、解析————称为连接Linking
对于初始化阶段，虚拟机规范是严格规定了有且只有5种情况必须立即对类进行“初始化”：
1、遇到new 、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
2、使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
3、当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化。
4、当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类(包含main()方法的那个类)，虚拟机会先初始化这个主类。
5、当使用JDK1.7的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果是
REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。对于静态字段，只有定义这个字段的类才会被初始化。
通过其子类来引用父类中定义的静态字段，只会触发父类的初始化而不会触发子类的初始化。
接口的加载过程与类的加载过程真正有所区别的是：上述五种的第3种。
当一个类在初始化时，要求其父类全部都已经初始化过了，但是一个接口在初始化时，并不要求其父接口全部都完成了初始化，只有在真正使用到父接口的时候才会被初始化。
3、类加载的过程
3.1加载
在加载阶段，虚拟机需要完成以下三件事情：
1、通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。
对于数组类而言，数组类本身不通过类加载器创建，它是有Java虚拟机直接创建的。
2、将这个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。
3、在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。加载阶段完成后，虚拟机外部的二进制字节流就按照虚拟机所需的格式存储在方法区之中，然后在内存中实例化一个java.lang.Class类的对象，这个对象将作为程序访问方法区中的这些类型数据的外部接口。
3.2验证
验证是连接阶段的第一步，这一阶段的目的是：为了保证Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。
验证阶段大致会完成下面4个阶段的检验动作：
- 文件格式验证
- 验证字节流是否符合Class文件格式的规范，并且能被当前版本的虚拟机处理。
- 主要目的：保证输入的字节流能正确地解析并存储于方法区之内，格式上符合描述一个Java类型信息的要求。
- 后面的3个验证阶段都是基于方法区的存储结构进行的。
- 元数据验证
- 对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合Java语言规范的要求。
- 主要目的：对类的元数据信息进行语义校验，保证不存在不符合Java语言规范的与数据信息。
- 字节码验证
- 主要目的：通过数据流和控制流分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的。
- 在第二个阶段对元数据信息中的数据类型做完校验后，该阶段对类的方法体进行校验分析，保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的时间。
- 符号引用验证
- 该校验发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候，这个转换动作发生在解析阶段。
- 该验证可以看做是对类自身以外的信息进行匹配性校验。
- 目的：确保解析动作能正常执行。
3.3准备
准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。
- 这时候进行内存分配的仅包括类变量(被static修饰的变量)，不包括实例变量，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。
- 这里所说的初始值“通常情况下”是数据类型的零值。
3.4解析
解析阶段：虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。
3.5初始化
在前面的类加载过程中，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外，其余动作完全有虚拟机主导和控制。
到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码。
在准备阶段，变量已经赋过一次系统要求的初始值，而在初始化阶段，则根据程序员通过程序制定的主观计划去初始化类变量和其他资源。
静态语句块只能访问到定义在静态语句块之前的变量，定义在它之后的变量，在前面的静态语句块可以赋值，但是不能访问。
4、类加载器
4.1类与类加载器
类加载器虽然只用于实现类的加载动作，但在Java程序中起到的作用却远远不限于类加载阶段。
对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。————【比较两个类是否“相等”，只有在这两个类是由同一个加载器加载的前提下才有意义，否则，即使这两个类来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载他们的类加载器不同，那这两个类就必定不相等。】
4.2双亲委派模型
从Java虚拟机的角度来看，只存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）,由c++实现，是虚拟机自身的一部分；另一种是所有其他的类加载器，由Java实现，独立于虚拟机外部，并且全都继承自抽象类java.lang.ClassLoader。
从Java开发人员的角度来看，分三类：
①启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）:
无法被java程序直接引用，用户在编写自定义类加载器时，如果需要把加载请求为派给引导类加载器，那直接使用null代替即可。
②扩展类加载器(Extension ClassLoader):
③应用程序类加载器(Appplication ClassLoader):
由于这个类加载器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，所以一般称它为系统类加载器。
它负责加载用户类路径(ClassPath)上所指定的类库，开发者可以直接使用这个类加载器，如果应用程序中没有定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中的默认类加载器。
类加载器双亲委派模型
双亲委派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当有自己的父类加载器。
这里类加载器之间的父子关系一般不会以继承的关系来实现，而是都使用组合的关系来复用父加载器的代码。
双亲委派模型的工作过程是：
如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给福类加载器去完成，每一层的加载器都是如此，
因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求时，子类才会尝试自己去加载。