1、什麼是類的載入 類的載入指的是將類的.class文件中的二進位數據讀入到記憶體中，將其放在運行時數據區的方法區內，然後在堆區創建一個java.lang.Class對象，用來封裝類在方法區內的數據結構。類的載入的最終產品是位於堆區中的Class對象，Class對象封裝了類在方法區內的數據結構，並向程 ...
1、什麼是類的載入
類的載入指的是將類的.class文件中的二進位數據讀入到記憶體中，將其放在運行時數據區的方法區內，然後在堆區創建一個java.lang.Class對象，用來封裝類在方法區內的數據結構。類的載入的最終產品是位於堆區中的Class對象，Class對象封裝了類在方法區內的數據結構，並向程式員提供了訪問方法區內的數據結構的介面。
類載入器並不需要等到某個類被“首次主動使用”時再載入它，JVM規範允許類載入器在預料某個類將要被使用時就預先載入它，如果在預先載入的過程中遇到了.class文件缺失或存在錯誤，類載入器必須在程式首次主動使用該類時才報告錯誤（LinkageError錯誤）如果這個類一直沒有被程式主動使用，那麼類載入器就不會報告錯誤。
載入.class文件的方式：
- 從本地系統中直接載入
- 通過網路下載.class文件
- 從zip，jar等歸檔文件中載入.class文件
- 從專有資料庫中提取.class文件
- 將Java源文件動態編譯為.class文件
2、類的生命周期
其中類載入的過程包括了載入、驗證、準備、解析、初始化五個階段。在這五個階段中，載入、驗證、準備和初始化這四個階段發生的順序是確定的，而解析階段則不一定，它在某些情況下可以在初始化階段之後開始，這是為了支持Java語言的運行時綁定（也稱為動態綁定或晚期綁定）。另外註意這裡的幾個階段是按順序開始，而不是按順序進行或完成，因為這些階段通常都是互相交叉地混合進行的，通常在一個階段執行的過程中調用或激活另一個階段。
載入
查找並載入類的二進位數據，載入是類載入過程中的第一個階段，在載入階段，虛擬機需要完成以下三件事情：
- 通過一個類的全限定名來獲取其定義的二進位位元組流。
- 將這個位元組流所代表的靜態存儲結構轉化為方法區的運行時數據結構。
- 在Java堆中生成一個代表這個類的java.lang.Class對象，作為對方法區中這些數據的訪問入口。
相對於其他階段而言，載入階段（準確地說，是載入階段獲取類的二進位位元組流的動作）是可控性最強的階段，因為開發人員既可以使用系統提供的類載入器來完成載入，也可以自定義自己的類載入器來完成載入。
載入階段完成後，虛擬機外部的二進位位元組流就按照虛擬機所需的格式存儲在方法區之中，而且在Java堆中也創建一個java.lang.Class類的對象，這樣便可以通過該對象訪問方法區中的這些數據。
驗證
驗證：確保被載入的類的正確性
驗證的目的是為了確保Class文件的位元組流中包含的信息符合當前虛擬機的要求，並且不會危害虛擬機自身的安全。驗證階段大致會完成4個階段的檢驗動作：
- 文件格式驗證：驗證位元組流是否符合Class文件格式的規範；例如：是否以0xCAFEBABE開頭、主次版本號是否在當前虛擬機的處理範圍之內、常量池中的常量是否有不被支持的類型。
- 元數據驗證：對位元組碼描述的信息進行語義分析（註意：對比javac編譯階段的語義分析），以保證其描述的信息符合Java語言規範的要求；例如：這個類是否有父類，除了java.lang.Object之外。
- 位元組碼驗證：通過數據流和控制流分析，確定程式語義是合法的、符合邏輯的。
- 符號引用驗證：確保解析動作能正確執行。
驗證階段是非常重要的，但不是必須的，它對程式運行期沒有影響，如果所引用的類經過反覆驗證，那麼可以考慮採用-Xverifynone參數來關閉大部分的類驗證措施，以縮短虛擬機類載入的時間。
準備
準備：為類的靜態變數分配記憶體，並將其初始化為預設值
準備階段是正式為類變數分配記憶體並設置類變數初始值的階段，這些記憶體都將在方法區中分配。對於該階段有以下幾點需要註意：
- 這時候進行記憶體分配的僅包括類變數（static），而不包括實例變數，實例變數會在對象實例化時隨著對象一塊分配在Java堆中。
- 這裡所設置的初始值通常情況下是數據類型預設的零值（如0、0L、null、false等），而不是被在Java代碼中被顯式地賦予的值。
假設一個類變數的定義為：public static int value = 3;
那麼變數value在準備階段過後的初始值為0，而不是3，因為這時候尚未開始執行任何Java方法，而把value賦值為3的指令是在程式編譯後，存放於類構造器<clinit>() 方法之中的，所以把 value 賦值為3的動作在初始化階段才會執行。
解析
解析：把類中的符號引用轉換為直接引用
解析階段是虛擬機將常量池內的符號引用替換為直接引用的過程，解析動作主要針對類或介面、欄位、類方法、介面方法、方法類型、方法句柄和調用點限定符 7類符號引用進行。符號引用就是一組符號來描述目標，可以是任何字面量。
直接引用就是直接指向目標的指針、相對偏移量或一個間接定位到目標的句柄。
初始化
初始化，為類的靜態變數賦予正確的初始值，JVM負責對類進行初始化，主要對類變數進行初始化。在Java中對類變數進行初始值設定有兩種方式：
①聲明類變數是指定初始值
②使用靜態代碼塊為類變數指定初始值
JVM初始化步驟：
- 假如這個類還沒有被載入和連接，則程式先載入並連接該類
- 假如該類的直接父類還沒有被初始化，則先初始化其直接父類
- 假如類中有初始化語句，則系統依次執行這些初始化語句
3、類載入器
類載入器的層次關係如下圖：
站在開發人員的角度來看，類載入器可以劃分為以下三類：
- 啟動類載入器：Bootstrap ClassLoader，負責載入存放在JDK\jre\lib(JDK代表JDK的安裝目錄，下同)下，或被-Xbootclasspath參數指定的路徑中的，並且能被虛擬機識別的類庫（如rt.jar，所有的java.開頭的類均被Bootstrap ClassLoader載入）。啟動類載入器是無法被Java程式直接引用的。
- 擴展類載入器：Extension ClassLoader，該載入器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader實現，它負責載入JDK\jre\lib\ext目錄中，或者由java.ext.dirs系統變數指定的路徑中的所有類庫（如javax.開頭的類），開發者可以直接使用擴展類載入器。
- 應用程式類載入器：Application ClassLoader，該類載入器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader來實現，它負責載入用戶類路徑（ClassPath）所指定的類，開發者可以直接使用該類載入器，如果應用程式中沒有自定義過自己的類載入器，一般情況下這個就是程式中預設的類載入器。
4、類的載入
類載入有三種方式：
- 命令行啟動應用時候由JVM初始化載入
- 通過Class.forName()方法動態載入
- 通過ClassLoader.loadClass()方法動態載入
Class.forName()和ClassLoader.loadClass()區別：
- Class.forName()：除了將類的.class文件載入到jvm中，還會執行類中的static塊。
- ClassLoader.loadClass()：只乾一件事情，就是將.class文件載入到jvm中，不會執行static中的內容，只有在調用newInstance() 才會去執行static塊。
- Class.forName(name, initialize, loader) 帶參函數也可控制是否載入static塊。並且只有調用了newInstance() 方法採用調用構造函數，創建類的對象。
5、雙親委派模型
雙親委派模型的工作流程是：如果一個類載入器收到了類載入的請求，它首先不會自己去嘗試載入這個類，而是把請求委托給父載入器去完成，依次向上，因此，所有的類載入請求最終都應該被傳遞到頂層的啟動類載入器中，只有當父載入器在它的搜索範圍中沒有找到所需的類時，即無法完成該載入，子載入器才會嘗試自己去載入該類。
雙親委派機制:
- 當AppClassLoader載入一個class時，它首先不會自己去嘗試載入這個類，而是把類載入請求委派給父類載入器ExtClassLoader去完成。
- 當ExtClassLoader載入一個class時，它首先也不會自己去嘗試載入這個類，而是把類載入請求委派給BootStrapClassLoader去完成。
- 如果BootStrapClassLoader載入失敗（例如在$JAVA_HOME/jre/lib里未查找到該class），會使用ExtClassLoader來嘗試載入；
- 若ExtClassLoader也載入失敗，則會使用AppClassLoader來載入，如果AppClassLoader也載入失敗，則會報出異常ClassNotFoundException。
雙親委派模型意義：
- 系統類防止記憶體中出現多份同樣的位元組碼
- 保證Java程式安全穩定運行
