Java類載入過程

類載入過程

類從被載入到虛擬機記憶體中開始，到卸載出記憶體為止，它的整個生命周期包括：載入（Loading）、驗證（Verification）、準備(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)和卸載(Unloading)7個階段。其中準備、驗證、解析3個部分統稱為連接（Linking）。如圖所示。
 
載入、驗證、準備、初始化和卸載這5個階段的順序是確定的，類的載入過程必須按照這種順序按部就班地開始，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再開始，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）。以下陳述的內容都已HotSpot為基準。

載入

在載入階段（可以參考java.lang.ClassLoader的loadClass()方法），虛擬機需要完成以下3件事情：

1. 通過一個類的全限定名來獲取定義此類的二進位位元組流（並沒有指明要從一個Class文件中獲取，可以從其他渠道，譬如：網路、動態生成、資料庫等）；
2. 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；
3. 在記憶體中生成一個代表這個類的java.lang.Class對象，作為方法區這個類的各種數據的訪問入口；

載入階段和連接階段（Linking）的部分內容（如一部分位元組碼文件格式驗證動作）是交叉進行的，載入階段尚未完成，連接階段可能已經開始，但這些夾在載入階段之中進行的動作，仍然屬於連接階段的內容，這兩個階段的開始時間仍然保持著固定的先後順序。

驗證

驗證是連接階段的第一步，這一階段的目的是為了確保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：

1. 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：是否以魔術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。
2. 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。
3. 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。
4. 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，這些變數所使用的記憶體都將在方法區中進行分配。這時候進行記憶體分配的僅包括類變數（被static修飾的變數），而不包括實例變數，實例變數將會在對象實例化時隨著對象一起分配在堆中。其次，這裡所說的初始值“通常情況”下是數據類型的零值，假設一個類變數的定義為：

那變數value在準備階段過後的初始值為0而不是123.因為這時候尚未開始執行任何java方法，而把value賦值為123的putstatic指令是程式被編譯後，存放於類構造器()方法之中，所以把value賦值為123的動作將在初始化階段才會執行。
至於“特殊情況”是指：public static final int value=123，即當類欄位的欄位屬性是ConstantValue時，會在準備階段初始化為指定的值，所以標註為final之後，value的值在準備階段初始化為123而非0.

解析

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。

初始化

類初始化階段是類載入過程的最後一步，到了初始化階段，才真正開始執行類中定義的java程式代碼。在準備極端，變數已經付過一次系統要求的初始值，而在初始化階段，則根據程式猿通過程式制定的主管計划去初始化類變數和其他資源，或者說：初始化階段是執行類構造器<clinit>()方法的過程.