概述

虛擬機(jī)把描述類的數(shù)據(jù)從Class文件加載到內(nèi)存中，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，準(zhǔn)備，解析，初始化的一個(gè)過程，最終是可以被虛擬機(jī)直接使用的java類型，這就是類加載的一個(gè)簡單的過程。
Java中的類加載是在運(yùn)行時(shí)加載，這樣會比較的消耗性能，但是正是在運(yùn)行時(shí)加載使得java擁有很好的靈活性和可擴(kuò)展性。

類加載的時(shí)機(jī)

類從被加載到內(nèi)存中開始，到卸載出內(nèi)存為止。它的生命周期總共七個(gè)階段：加載---->驗(yàn)證---->準(zhǔn)備---->解析---->初始化---->使用---->卸載。其中解析這個(gè)過程是不確定的，它可能會在初始化后之后，這是為了使java支持運(yùn)行時(shí)的綁定。

• new ，getstatic，putstatic，invokestatic這四條指令時(shí)會觸發(fā)初始化的操作。
• new是new一個(gè)新的對象時(shí)會觸發(fā)初始化。
• getstatic是獲取靜態(tài)字段時(shí)會觸發(fā)。
• putstatic是設(shè)置靜態(tài)字段時(shí)會觸發(fā)。
• invokestatic是調(diào)用另一個(gè)類的靜態(tài)方法的時(shí)候。
  PS：需要注意的是getstatic和putstatic被final修飾的，在編譯期就放入到常量池中是不會觸發(fā)的。
• 使用java.lang.reflect的包方法對類進(jìn)行反射調(diào)用時(shí)，如果類沒有初始化就需要進(jìn)行初始的操作。
• 子類進(jìn)行初始化時(shí)需要對父類先進(jìn)行初始。
• java啟動(dòng)時(shí)需要的啟動(dòng)主類，程序的入口。該類就需要進(jìn)行初始化。
• 使用JDK1.7的動(dòng)態(tài)語言支持時(shí)，如果一個(gè)java.lang.invoke.Methondhandle實(shí)例最后解析結(jié)果REF_getStatic，REF_putStatic，REF_invokeStatic的方法句柄，如果沒有進(jìn)行初始化時(shí)會觸發(fā)初始化。
  PS：接口的初始化和類初始化不同，接口初始化只和類初始化的子類初始化是需要父類先進(jìn)行初始化，而且并不是接口父類中的所有都是會初始化。

加載

加載是類加載中前面提到的其中的一個(gè)過程。類加載的基本過程：

• 通過全限定類名加載二進(jìn)制流。
• 將二進(jìn)制流代表的靜態(tài)存儲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換方法區(qū)中運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
• 在內(nèi)存中生成java.lang.Class對象，將這個(gè)作為該方法區(qū)這個(gè)類中各種數(shù)據(jù)的一個(gè)入口。

加載分為數(shù)組類加載過程和非數(shù)組類的加載過程。java的數(shù)組類的加載過程其實(shí)是有虛擬機(jī)直接加載的但是數(shù)組中的類型需要類加載機(jī)制加載：

• 非數(shù)組類加載機(jī)制：可控性強(qiáng)既可以有系統(tǒng)類加載器進(jìn)行加載又可以由用戶自定義的類加載器進(jìn)行加載。（重寫一個(gè)類加載器的loadClass()方法）。
• 數(shù)組類型的加載機(jī)制：數(shù)組類型的加載機(jī)制如果是引用類型，就使用遞歸進(jìn)行加載，并且會在加載的類型上加入一個(gè)標(biāo)志。如果是非引用類型則會把標(biāo)志與引導(dǎo)類加載器關(guān)聯(lián)。

ps：數(shù)組類的可見性與它組件的可見性是相同的，如果組件類型不是引用類型的可見性一般設(shè)置為public。
類加載完成會有一個(gè)連接，可能在沒完成加載就開始連接，雖然如此但是該順序是一定的。

驗(yàn)證

驗(yàn)證的主要目的是保證加載進(jìn)來的Class文件的字節(jié)流包含的信息符合虛擬機(jī)的當(dāng)前的要求，不會有危害自身的數(shù)據(jù)存在。
Java是相對C++語言是安全的語言，例如它有C++不具有的數(shù)組越界的檢查。這本身就是對自身安全的一一種保護(hù)。驗(yàn)證階段是Java非常重要的一個(gè)階段，它會直接的保證應(yīng)用是否會被惡意入侵的一道重要的防線，越是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尿?yàn)證機(jī)制越安全。驗(yàn)證的四個(gè)階段文件格式驗(yàn)證-->元數(shù)據(jù)驗(yàn)證-->字節(jié)碼驗(yàn)證-->符號引用驗(yàn)證。

• 文件格式驗(yàn)證：主要驗(yàn)證字節(jié)流是否符合Class文件格式規(guī)范，并且能被當(dāng)前的虛擬機(jī)加載處理。
• 是否以魔數(shù)開頭。
• 主，次版本號是否在當(dāng)前虛擬機(jī)處理的范圍之內(nèi)。
• 常量池中是否有不被支持的常量類型。
• 指向常量的中的索引值是否存在不存在的常量或不符合類型的常量。
• CONSTANT_Utf8_info型的常量中有不符合utf8格式的編碼數(shù)據(jù)。
  還有大其它的驗(yàn)證這里就不一一的列舉。
• 元數(shù)據(jù)驗(yàn)證：對字節(jié)碼描述的信息進(jìn)行語義的分析，分析是否符合java的語言語法的規(guī)范。
• 字節(jié)碼驗(yàn)證：最重要的驗(yàn)證環(huán)節(jié)，分析數(shù)據(jù)流和控制，確定語義是合法的，符合邏輯的。主要的針對元數(shù)據(jù)驗(yàn)證后對方法體的驗(yàn)證。保證類方法在運(yùn)行時(shí)不會有危害出現(xiàn)。
• 符號引用驗(yàn)證：主要是針對符號引用轉(zhuǎn)換為直接引用的時(shí)候，是會延伸到第三解析階段，主要去確定訪問類型等涉及到引用的情況，主要是要保證引用一定會被訪問到，不會出現(xiàn)類等無法訪問的問題。

雖然驗(yàn)證很重要但是并不是必須的階段。當(dāng)然大量重復(fù)的驗(yàn)證會相當(dāng)?shù)幕ㄙM(fèi)性能和時(shí)間的。
準(zhǔn)備

準(zhǔn)備階段主要是類變量進(jìn)行分配內(nèi)存和數(shù)據(jù)的初始化階段，所謂的初始化并不是你編碼時(shí)所定義的變量值。例如：

public static int age = 20;

數(shù)據(jù)的初始化并不會將它初始化為20，而是初始化為0，系統(tǒng)有一套自己的初始化值。如下圖：

當(dāng)然會有特殊的情況，如下面的代碼：

public static final int value = 20;

這種情況是類的字段時(shí)存在ConstantValue屬性所指定的字段。用final修飾后出現(xiàn)該屬性，加初始化時(shí)會直接的使用ConstantValue的屬性值，所以會初始化為20。
解析

解析是將常量池中的符號引用轉(zhuǎn)化為直接引用的過程，還記得前面驗(yàn)證階段時(shí)出現(xiàn)的符號引用驗(yàn)證嗎？就是對該階段的驗(yàn)證。

• 符號引用：符號引用是以一組符號來描述所引用的目標(biāo)，符號可以是任何的字面形式的字面量，只要不會出現(xiàn)沖突能夠定位到就行。布局和內(nèi)存無關(guān)。
• 直接引用：是指向目標(biāo)的指針，偏移量或者能夠直接定位的句柄。該引用是和內(nèi)存中的而布局有關(guān)的，并且一定加載進(jìn)來的。

虛擬機(jī)可能會多次的進(jìn)行解析。解析主要的對類，接口，字段，類方法，接口方法，方法類型，方法句柄和調(diào)用點(diǎn)限定符引用進(jìn)行。這七種解析有細(xì)節(jié)上的不同，主要的思想是通過限定性類名找到解析的類型進(jìn)行解析。主要的是會分為數(shù)組類型，非數(shù)組類型存在一個(gè)直接進(jìn)行解析的過程。在過程還有從下上的匹配查找（主要出現(xiàn)在有繼承，接口的情況下）。

初始化

初始化算是類加載過程的最后一個(gè)階段，在這個(gè)階段在是真正的開始有java代碼主導(dǎo)。大家應(yīng)該記得在準(zhǔn)備階段已經(jīng)進(jìn)行過一次賦值，但是只是系統(tǒng)的默認(rèn)賦值（ConstantValue的例外情況）。初始化是執(zhí)行<clinit>的過程。

• <clinit>的主要是查找static模塊，用戶自定義類變量的賦值，該順序是由文件中的順序界定的。加載過程存在的是父類的一定會比子類先進(jìn)行加載到，因?yàn)闀ＷC子類的<clinit>加載完成時(shí)父類的<clinit>一定會加載完成。所有就像大家所知道的java.lang.object一定會是虛擬機(jī)中第一個(gè)加載完成的。
• <clinit>在接口中的加載是不同的它是不存在靜態(tài)塊的，接口中也是會有賦值進(jìn)行的，但是接口中的是在需要用到才會去進(jìn)行加載的。
• 允許在定義之前進(jìn)行賦值的操作，但是不允許使用，如下：

public class A{
  static{
          s = 20;
          //system.out.printf(s); 
          上面注釋的這句話時(shí)會出現(xiàn)錯(cuò)誤的；
  }
  static int s = 10;
}  

• 虛擬機(jī)會保證在多線程的環(huán)境下進(jìn)行加鎖，保證正確執(zhí)行。如果有多個(gè)進(jìn)行加載一個(gè)會保證只有一個(gè)去加載，其他的會進(jìn)去阻塞等待中。同一個(gè)類只會加載一次，就算多個(gè)進(jìn)入阻塞也不會重新喚醒。

類加載器

• 類與類加載器：一個(gè)類的相同判斷條件大家都知道，但是如果不是由同一個(gè)類加載器加載出來的，就算是看起來相同的也是出現(xiàn)false的。
• 三大類加載器：
  • 啟動(dòng)類加載器
  • 擴(kuò)展類加載器
  • 應(yīng)用程序類加載器

• 雙親委托機(jī)制：

  
  
  雙器委托機(jī)制
  
  

  雙親委托機(jī)制是當(dāng)一個(gè)類進(jìn)入加載時(shí)，子加載器不會自己嘗試去加載，而是將其發(fā)送到它的父加載器中加載，以此類推直到達(dá)到最后的加載器，只有當(dāng)父加載器不能進(jìn)行加載是會發(fā)送到子加載器中，子加載此時(shí)才會嘗試去加載。

public Class<?> loadClass(String name)throws ClassNotFoundException {
            return loadClass(name, false);
    }
 
    protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException {
            // 首先判斷該類型是否已經(jīng)被加載
            Class c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                try {
                    if (parent != null) {
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                    //如果不存在父類加載器，就檢查是否是由啟動(dòng)類加載器加載的類，通過調(diào)用本地方法native Class findBootstrapClass(String name)
                        c = findBootstrapClass0(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                 // 如果父類加載器和啟動(dòng)類加載器都不能完成加載任務(wù)，才調(diào)用自身的加載功能
                    c = findClass(name);
                }
            }
            if (resolve) {
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }

• 雙親委托機(jī)制的破壞
• 1.2版本為了向前兼容1.0版本
• 本身模型的問題，基礎(chǔ)類要調(diào)用用戶類而出現(xiàn)的沖突。通過設(shè)置線程上下文類加載器，如果出現(xiàn)上面這種情況，通過上下文類加載器去加載所需的類。
• 用戶對動(dòng)態(tài)性的追求，出現(xiàn)沒一個(gè)模塊都有自己的類加載器，如果需要更換時(shí)連同類加載器一同換掉。