博客内容为<<理解理解Java虚拟机>>第七章内容的学习笔记。在Java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，这种策略会使类加载时增加一些性能开销，但会为Java应用程序提供高度的灵活性。Java实现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实现的。

类加载时机

类从被加载到虚拟机内存开始到卸载出内存为止，类的生命周期包括了：加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载七个阶段。注意解析阶段的顺序是不确定的，为了支持Java的运行时绑定(动态绑定、晚期绑定)，解析阶段可能会在初始化阶段之后再开始。
Java虚拟机规范中没有强制约束什么情况开始类加载的第一个阶段(加载)，但对于初始化阶段，虚拟机规范中严格规定了有且只有5中情况必须对类进行初始化(称为对类的主动引用，除此之外称为被动引用)：

1.遇到new、getstatic、putstatic或invokstatic这四条字节码指令时，如果没有进行类初始化，则需先触发类的初始化。生成这四条指令的常见Java代码场景是：使用new关键字实例化对象时候、读取或设置一个类的静态字段以及调用一个类的静态方法时候。
2.使用java.lang.refect包的方法对类进行反射调用的时候。
3.当初始化一个类的时候，如果其父类还未初始化，则需要先触发其父类的初始化。
4.当虚拟机启动的时，用户需要指定一个执行的主类(包含main()方法的类)，虚拟机会先初始化这个类。
5.在使用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REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄对应的还没有进行过初始化，则需要先触发初始化。

类加载的过程

加载

在加载阶段，虚拟机需要完成三件事情:

1.通过类的全限定名来获取此类的二进制字节流；
2.将这个字节流所代表的存储结构转化为方法区的运行时数据结构；
3.生成Class对象：在内存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。(Class对象没有明确规定是在Java堆中，HotSpot虚拟机中Class对象虽然是对象，但是存放在方法区)

数组类的加载存在一定的不同，数组类本身不通过类加载器创建，是有Java虚拟机直接创建的；但数组类的元素类型(Element Type，指数组去掉所有维度的类型)最终要靠类加载器创建过程遵循以下规则：

1.如果数组的组件类型(Component Type,指的是数组去掉一个维度的类型)是引用类型，那就递归地加载这个组件类型，数组ulei将在加载该组件类型的类加载的类名称空间上被标识。
2.如果数组的组件类型不是引用类型(例如int[]数组)，Java虚拟机将会把数组类标记为与引导类加载器关联。
3.数组类的可见性与其组件类型的可见性一致，如果组件类型不是引用类型，那数组类的可见性将默认为pulic。

验证

验证是链接阶段的第一步，目的在于确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，不会危害虚拟机的安全。验证阶断主要完成4个阶段的检验动作：文件格式验证（字节流是否符合Class文件个好似的规范）、元数据验证（字节码信息进行语义分析，确保其符合Java语言规范的要求）、字节码验证（通过数据流和控制流分析，确保程序语义是合法的、合乎逻辑的）、符号引用验证（确保解析动作正确进行）。

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，这些变量所用内存都将在方法区分配。注意进行内存分配的仅包括类变量而不包括实例变量，实例变量将会在对象实例化时候随着对象一起分配在Java堆中。

解析

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

符号引用：符号引用以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何形式的字面量，只要使用时能够无歧义地定位到目标即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用的目标不一定已经加载内存中。
直接引用：直接引用是可以直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄，与虚拟机的内训布局有关。

初始化

类的初始化是类加载的最后一个阶段，到了初始化阶段才真正开始执行类中定义的Java程序代码（字节码）。在准备阶段已经赋过一次系统要求的变量值，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，其实初始化阶段就是执行类构造器()方法的过程。

方法是有编译器自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态语句块（static{}块）中语句合并而成的。静态语句块只能访问到定义在静态语句块之前的变量，定义在静态语句块之后的变量，静态语句块可以访问但不能赋值。方法与类的构造函数不同，其不需要显式地调用父类构造器，虚拟机会保证父类构造器会先执行。同时方法对类和接口不是必须的，如果一个类没有静态语句块，也没有对变量的赋值操作，那么编译器可以不为这个类生成方法。

类加载器

虚拟机设计团队将类加载阶段中的通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流这个动作放在Java虚拟机外部实现，以便让程序自己决定如何获取所需的类，实现类加载的模块成为类加载器。对于任一个类，都需要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。即若两个类来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载它们的类加载器不同则这两个类就不相等。

双亲委派模型

从Java虚拟机的角度，只有两种不同的类加载器：一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）,这个类加载器由C++实现，是虚拟机的一部分；另一种就是其他的类加载器，由Java语言实现并独立于虚拟机外部，并且全部继承自抽象类java.lang.ClassLoader。
从Java开发人员角度，可细分为以下三种系统提供的类加载器：

启动类加载器：负责存放在/lib目录中或者被-Xbootclasspath参数指定的路径中的，并且是虚拟机识别的类库加载到虚拟机类存。启动类加载器无法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委派给引导类加载器，那么直接使用null代替即可。
扩展类加载器：由sun,misc.Launcher$ExtClassLoader实现，负责加载/lib/ext目录中的或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库。
应用程序类加载器（系统类加载器）：由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现，由于这个类加载器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()的放回之，所以一般称为系统类加载器。负责加载用户路径(ClassPath)上所指定的类库，开发者可以直接使用这个类库，如果应用程序没有自定义类加载器，一般这个就是程序中的默认的类加载器。

如下图所示的类加载器之间的层次关系称为类加载器的双亲委派模型。

双亲未破模型的工作过程是：当一个类加载器收到了类加载器的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个类委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都会传送到顶层的启动类加载器，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求（其搜索方位内没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。双亲委派模型有一个明显的好处就是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。例如类java.lang.object，存放在rt.jar中，无论哪一个类加载器去加载这个类，最终都是委派给处于模型最顶端的启动类加载器进行，依稀Object类在程序的各种类加载环境都是同一个类。