什么是类的加载

类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在堆区创建一个java.lang.Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构。
类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象，Class对象封装了类在方法区内的数据结构，并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口。

类的生命周期

其种类的加载过程包括加载，验证，准备，解析，初始化五个阶段。
在这五个阶段中，加载，验证，准备，初始化的顺序是固定的，而解析阶段则不一定，它在某些情况下可以在初始化阶段之后工作，这是为了支持java的运行时绑定（动态绑定）。
这里的几个阶段是按顺序开始的，而不是按顺序进行或者完成，因为这些阶段通常交叉进行的。

加载

查找并加载类的二进制数据，在这个阶段，虚拟机需要完成以下三件事情：

• 通过一个类的全限定名来获取其定义的二进制字节流
• 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
• 在Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象作为对方法区中这些数据的访问入口
  相对于类加载的其他阶段而言，加载阶段是可控性最强的阶段，因为程序猿既可以使用系统提供的类加载器来完成加载，也可以自定义自己的类加载器加载。双亲委派机制①
  加载完成之后，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中，而在堆中也创建一个java.lang.Class对象，这样可以通过该对象访问方法区中的这些数据。

验证

验证是连接的第一步，这一阶段是为了确保Class文件的字节流包含的信息符合当前虚拟机的要求，冰球不会危害虚拟机自身的安全。验证阶段大致完成4个检验动作：

• 文件格式验证：验证字节流是否符合Class文件格式的规范。
• 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。
• 字节码验证：通过数据流和控制流的分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的。
• 符号引用验证：确保解析动作能正确执行。
  验证阶段非常重要，但不是必须的，这个对程序运行期没有影响。如果所应用的类经过反复验证，可以考虑采用-Xverifynone参数来关闭大部分的类验证措施，以缩短虚拟机类加载时间。

准备

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置泪变量初始值的阶段，这些内存都将在方法区中分配。
选哟注意以下几点：
1、这个阶段的内存分配仅仅是static变量，而不是实例变量。实例变量会在对象实例化的时候随着对象一起分配在java队中。
2、这里所设置的初始值通常情况下是数据默认值，而不是java代码中所显式设置的值。

int a = 1;//这个阶段a的初始值就是0，而不是1

另外还需注意下面几点：

• 对基本数据类型来说，对于类变量（static）和全局变量，如果不显式地对其赋值而直接使用，则系统会为其赋予默认的零值，而对于局部变量来说，在使用前必须显式地为其赋值，否则编译时不通过。
• 对于同时被static和final修饰的常量，必须在声明的时候就为其显式地赋值，否则编译时不通过；而只被final修饰的常量则既可以在声明时显式地为其赋值，也可以在类初始化时显式地为其赋值，总之，在使用前必须为其显式地赋值，系统不会为其赋予默认零值。
• 对于引用数据类型reference来说，如数组引用、对象引用等，如果没有对其进行显式地赋值而直接使用，系统都会为其赋予默认的零值，即null。
• 如果在数组初始化时没有对数组中的各元素赋值，那么其中的元素将根据对应的数据类型而被赋予默认的值
  3、也就是第二点中，如果一个属性同时被final和static修饰，准备阶段就会初始化为指定的值并放入常量池。

解析

解析阶段是虚拟机将常量池中的符号引用转换为直接引用的过程，解析动作主要针对类或者接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄、调用点限定符7类符号引用进行。符号引用就是一组符号来描述目标，可以是任何字符。

初始化

为类的静态变量赋予正确的初始值，JVM负责对类进行初始化，主要对类变量进行初始化。在Java中对类变量进行初始值设定有两种方式：
①声明类变量是指定初始值
②使用静态代码块为类变量指定初始值
JVM初始化步骤：
1、假如这个类还没有被加载和连接，则程序先加载并连接该类
2、假如该类的直接父类还没有被初始化，则先初始化其直接父类
3、假如类中有初始化语句，则系统依次执行这些初始化语句
类初始化时机：只有当对类的主动使用的时候才会导致类的初始化，类的主动使用包括以下六种：

• 创建类的实例，也就是new的方式
• 访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值
• 调用类的静态方法
• 反射（如Class.forName(“com.shengsiyuan.Test”)）
• 初始化某个类的子类，则其父类也会被初始化
• Java虚拟机启动时被标明为启动类的类（Java Test），直接使用java.exe命令来运行某个主类
  结束生命周期
  在如下几种情况下，Java虚拟机将结束生命周期
• 执行了System.exit()方法
• 程序正常执行结束
• 程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止
• 由于操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程终止

类加载器

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        System.out.println(classLoader.getParent());
        System.out.println(classLoader.getParent().getParent());
    }
}
 结果：
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@7d4991ad
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@677327b6
null

最后的null是由于Bootstrap Loader（引导类加载器）是用C语言实现的，找不到一个确定的返回父Loader的方式，于是就返回null。
通过一个图看类加载器：

注意：这里父类加载器并不是通过继承关系来实现的，而是采用组合实现的。
站在Java虚拟机的角度来讲，只存在两种不同的类加载器：启动类加载器：它使用C++实现（这里仅限于Hotspot，也就是JDK1.5之后默认的虚拟机，有很多其他的虚拟机是用Java语言实现的），是虚拟机自身的一部分；所有其他的类加载器：这些类加载器都由Java语言实现，独立于虚拟机之外，并且全部继承自抽象类java.lang.ClassLoader，这些类加载器需要由启动类加载器加载到内存中之后才能去加载其他的类。

站在Java开发人员的角度来看，类加载器可以大致划分为以下三类：

启动类加载器：Bootstrap ClassLoader，负责加载存放在JDK\jre\lib(JDK代表JDK的安装目录，下同)下，或被-Xbootclasspath参数指定的路径中的，并且能被虚拟机识别的类库（如rt.jar，所有的java.开头的类均被Bootstrap ClassLoader加载）。启动类加载器是无法被Java程序直接引用的。
扩展类加载器：Extension ClassLoader，该加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，它负责加载DK\jre\lib\ext目录中，或者由java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库（如javax.开头的类），开发者可以直接使用扩展类加载器。
应用程序类加载器：Application ClassLoader，该类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader来实现，它负责加载用户类路径（ClassPath）所指定的类，开发者可以直接使用该类加载器，如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

应用程序都是由这三种类加载器互相配合进行加载的，如果有必要，我们还可以加入自定义的类加载器。因为JVM自带的ClassLoader只是懂得从本地文件系统加载标准的java class文件，因此如果编写了自己的ClassLoader，便可以做到如下几点：

1）在执行非置信代码之前，自动验证数字签名。
2）动态地创建符合用户特定需要的定制化构建类。
3）从特定的场所取得java class，例如数据库中和网络中。

JVM类加载机制

全盘负责，当一个类加载器负责加载某个Class时，该Class所依赖的和引用的其他Class也将由该类加载器负责载入，除非显示使用另外一个类加载器来载入
父类委托，先让父类加载器试图加载该类，只有在父类加载器无法加载该类时才尝试从自己的类路径中加载该类
缓存机制，缓存机制将会保证所有加载过的Class都会被缓存，当程序中需要使用某个Class时，类加载器先从缓存区寻找该Class，只有缓存区不存在，系统才会读取该类对应的二进制数据，并将其转换成Class对象，存入缓存区。这就是为什么修改了Class后，必须重启JVM，程序的修改才会生效

类加载有三种方式：

1、命令行启动应用时候由JVM初始化加载
2、通过Class.forName()方法动态加载
3、通过ClassLoader.loadClass()方法动态加载

Class.forName()和ClassLoader.loadClass()区别

Class.forName()：将类的.class文件加载到jvm中之外，还会对类进行解释，执行类中的static块；
ClassLoader.loadClass()：只干一件事情，就是将.class文件加载到jvm中，不会执行static中的内容,只有在newInstance才会去执行static块。
注：
Class.forName(name, initialize, loader)带参函数也可控制是否加载static块。并且只有调用了newInstance()方法采用调用构造函数，创建类的对象 。

双亲委派模型

双亲委派模型的工作流程是：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，而是把请求委托给父加载器去完成，依次向上，因此，所有的类加载请求最终都应该被传递到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器在它的搜索范围中没有找到所需的类时，即无法完成该加载，子加载器才会尝试自己去加载该类。
双亲委派机制:
1、当AppClassLoader加载一个class时，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给父类加载器ExtClassLoader去完成。
2、当ExtClassLoader加载一个class时，它首先也不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给BootStrapClassLoader去完成。
3、如果BootStrapClassLoader加载失败（例如在$JAVA_HOME/jre/lib里未查找到该class），会使用ExtClassLoader来尝试加载；
4、若ExtClassLoader也加载失败，则会使用AppClassLoader来加载，如果AppClassLoader也加载失败，则会报出异常ClassNotFoundException。
ClassLoader源码分析：

public Class<?> loadClass(String name)throws ClassNotFoundException {
        return loadClass(name, false);
}
    protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException {
        // 首先判断该类型是否已经被加载
        Class c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            //如果没有被加载，就委托给父类加载或者委派给启动类加载器加载
            try {
                if (parent != null) {
                     //如果存在父类加载器，就委派给父类加载器加载
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                //如果不存在父类加载器，就检查是否是由启动类加载器加载的类，通过调用本地方法native Class findBootstrapClass(String name)
                    c = findBootstrapClass0(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
             // 如果父类加载器和启动类加载器都不能完成加载任务，才调用自身的加载功能
                c = findClass(name);
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }

双亲委派模型意义：

• 系统类防止内存中出现多份同样的字节码
• 保证Java程序安全稳定运行