Java类加载

Java程序主动使用某个类时，如果该类还没有被加载到内存中，则系统会通过加载、连接、初始化三个步骤来对该类进行初始化。JVM会连续完成这三个步骤，这三个步骤也被称为类的加载或类初始化。

1. 类的加载

类加载是指将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象，当程序中使用任何类时，系统都会为之建立一个java.lang.Class对象。类的加载由类加载器完成，类加载器通常由JVM提供，JVM提供的这些加载器称为系统类加载器。也可以通过继承ClassLoader基类来创建自己的类加载器。
使用不同的类加载器，可以从不同来源加载类的二进制数据，通常的数据来源有以下几种。

• 从本地文件系统加载class文件。
• 从JAR包加载class文件，数据库驱动类的加载就是采用这样的方式。
• 通过网络加载class文件。
• 把一个Java源文件动态编译，并执行加载。

类加载器通常不用等到首次使用该类时才加载该类，JVM虚拟机规范允许系统预先加载某些类。

2. 类的连接

当类被加载之后，系统会为之生成一个对应的Class对象，接着会进入连接阶段，连接阶段负责把类的二进制数据合并到JRE中。类的连接阶段又可以分为如下三个阶段：
(1) 验证：验证阶段用于检验被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致。
(2) 准备：类准备阶段负责为类的类变量分配内存，并且置默认初始值。
(3) 解析：将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用。

3. 类的初始化

类的初始化阶段虚拟机主要负责对类进行初始化，主要就是对类变量进行初始化。在Java类中对类变量指定初始值有两种方式：
①声明类变量时指定初始值。
②使用静态初始化块为类变量指定初始值。
类的初始化示例如下：

public class Test{
      //声明变量a时指定初始值
      public static int a=9;
      public static int b;
      public static int c;
      public static{
        //在静态初始化块中对b变量指定初始值
        b=89;
     }
    ...
}

上面的代码中程序为类变量a、b都指定了初始值，分别是9和89，而类变量c没有指定初始值，所以c的初始值是默认的初始值为0。
声明变量时指定初始值，静态初始化块都会被当成类的初始化语句，JVM按顺序执行这些语句。例如：

public class Test{
      static{
          //使用静态初始化块为b变量指定初始值
          b=89;
      }
    public static int a=90;
    public static int b=88;
    public static int c;
    
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(a);
        System.out.println(b);
        System.out.println(c);
    }
}

执行上面的程序将会看到输出90、88、0，完成类的加载和连接步骤之后，类变量a、b、c默认值是0，类初始化阶段先执行静态初始化块，对类变量b进行赋值为89，然后执行声明变量时指定初始值，类变量a声明时指定初始值为90，执行到声明类变量b指定初始值时再次对类变量b赋值为88，所以b的最终结果是88，而c变量为默认初始值0。
JVM初始化一个类包含以下几个步骤：
①假如这个类还没有被加载连接，则程序加载和连接这个类。
②假如该类的直接父类没有被初始化，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。
当执行第二个步骤时，系统对直接父类的初始化步骤也遵循上述步骤①-③，如果该类的直接父类还有直接父类，则系统再次重复这三个步骤来初始化这个父类......以此类推。