Java語(yǔ)言是一種編譯后再經(jīng)過(guò)解釋器執(zhí)行的過(guò)程， 解釋器主要就是如何處理解釋Class文件的二進(jìn)制字節(jié)流。JVM主要包含三大核心部分：運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)，類加載器和執(zhí)行引擎。
虛擬機(jī)將描述類的數(shù)據(jù)從Class文件加載到內(nèi)存，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、準(zhǔn)備、解析和初始化，最終就會(huì)形成可以被虛擬機(jī)使用的Java類型，這就是一個(gè)虛擬機(jī)的類加載機(jī)制。Java中的類是動(dòng)態(tài)加載的，只有在運(yùn)行期間使用到該類的時(shí)候，才會(huì)將該類加載到內(nèi)存中，Java依賴于運(yùn)行期動(dòng)態(tài)加載和動(dòng)態(tài)鏈接來(lái)實(shí)現(xiàn)類的動(dòng)態(tài)使用。
一個(gè)類的整個(gè)生命周期如下：
加載，驗(yàn)證，準(zhǔn)備，初始化和卸載在開(kāi)始的順序上是固定的，但是可以交叉進(jìn)行。
在Java中，對(duì)于類有且僅有四種情況會(huì)對(duì)類進(jìn)行“初始化”。
1)使用new關(guān)鍵字實(shí)例化對(duì)象的時(shí)候，讀取或設(shè)置一個(gè)類的靜態(tài)字段時(shí)候(除final修飾的static外)，調(diào)用類的靜態(tài)方法時(shí)候，都只會(huì)初始化該靜態(tài)字段或者靜態(tài)方法所定義的類。
2)使用reflect包對(duì)類進(jìn)行放射調(diào)用的時(shí)候，如果類沒(méi)有進(jìn)行初始化，則先要初始化該類
3)當(dāng)初始化一個(gè)類的時(shí)候，如果其父類沒(méi)有初始化過(guò)，則先要觸發(fā)其父類初始化。
4)虛擬機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，會(huì)初始化一個(gè)有main方法的主類。
注意：通過(guò)子類引用父類靜態(tài)字段，只會(huì)初始化父類不會(huì)初始化子類;通過(guò)數(shù)組定義來(lái)引用類，也不會(huì)觸發(fā)該類的初始化;常量在編譯階段會(huì)存入調(diào)用類的常量池中，本質(zhì)上沒(méi)有直接引用到定義常量的類，因此也不會(huì)觸發(fā)定義常量的類的初始化。
一、類加載過(guò)程
1、加載
加載階段主要完成三件事，即通過(guò)一個(gè)類的全限定名來(lái)獲取定義此類的二進(jìn)制字節(jié)流，將這個(gè)字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在Java堆中生成一個(gè)代表此類的Class對(duì)象，作為訪問(wèn)方法區(qū)這些數(shù)據(jù)的入口。這個(gè)加載過(guò)程主要就是靠類加載器實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)過(guò)程可以由用戶自定義類的加載過(guò)程。
2、驗(yàn)證
這個(gè)階段目的在于確保Class文件的字節(jié)流中包含信息符合當(dāng)前虛擬機(jī)要求，不會(huì)危害虛擬機(jī)自身安全。主要包括四種驗(yàn)證：
文件格式驗(yàn)證：基于字節(jié)流驗(yàn)證，驗(yàn)證字節(jié)流是否符合Class文件格式的規(guī)范，并且能被當(dāng)前虛擬機(jī)處理。
元數(shù)據(jù)驗(yàn)證：基于方法區(qū)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證，對(duì)字節(jié)碼描述信息進(jìn)行語(yǔ)義驗(yàn)證。
字節(jié)碼驗(yàn)證：基于方法區(qū)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證，進(jìn)行數(shù)據(jù)流和控制流的驗(yàn)證。
符號(hào)引用驗(yàn)證：基于方法區(qū)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證，發(fā)生在解析中，是否可以將符號(hào)引用成功解析為直接引用。
3、準(zhǔn)備
僅僅為類變量(即static修飾的字段變量)分配內(nèi)存并且設(shè)置該類變量的初始值即零值，這里不包含用final修飾的static，因?yàn)閒inal在編譯的時(shí)候就會(huì)分配了，同時(shí)這里也不會(huì)為實(shí)例變量分配初始化。類變量會(huì)分配在方法區(qū)中，而實(shí)例變量是會(huì)隨著對(duì)象一起分配到Java堆中。
4、解析
解析主要就是將常量池中的符號(hào)引用替換為直接引用的過(guò)程。符號(hào)引用就是一組符號(hào)來(lái)描述目標(biāo)，可以是任何字面量，而直接引用就是直接指向目標(biāo)的指針、相對(duì)偏移量或一個(gè)間接定位到目標(biāo)的句柄。有類或接口的解析，字段解析，類方法解析，接口方法解析。
這里要注意如果有一個(gè)同名字段同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)類的接口和父類中，那么編譯器一般都會(huì)拒絕編譯。
5、初始化
初始化階段依舊是初始化類變量和其他資源，這里將執(zhí)行用戶的static字段和靜態(tài)語(yǔ)句塊的賦值操作。這個(gè)過(guò)程就是執(zhí)行類構(gòu)造器方法的過(guò)程。
方法是由編譯器收集類中所有類變量的賦值動(dòng)作和靜態(tài)語(yǔ)句塊的語(yǔ)句生成的，類構(gòu)造器方法與實(shí)例構(gòu)造器方法不同，這里面不用顯示的調(diào)用父類的方法，父類的方法會(huì)自動(dòng)先執(zhí)行于子類的方法。即父類定義的靜態(tài)語(yǔ)句塊和靜態(tài)字段都要優(yōu)先子類的變量賦值操作。
二、類加載器
1、類加載器的分類
啟動(dòng)類加載器(Bootstrap ClassLoader)： 主要負(fù)責(zé)加載lib目錄中的，或是-Xbootclasspath參數(shù)指定的路徑中的，并且可以被虛擬機(jī)識(shí)別(僅僅按照文件名識(shí)別的)的類庫(kù)到虛擬機(jī)內(nèi)存中。它加載的是System.getProperty("sun.boot.class.path")所指定的路徑或jar。
擴(kuò)展類類加載器(Extension ClassLoader)：主要負(fù)責(zé)加載libext目錄中的，或者被java.ext.dirs系統(tǒng)變量所指定的路徑中的所有類庫(kù)。它加載的是
托福答案 System.getProperty("java.ext.dirs")所指定的路徑或jar。
應(yīng)用程序類加載器(Application ClassLoader)：也叫系統(tǒng)類加載器，主要負(fù)責(zé)加載ClassPath路徑上的類庫(kù)，如果應(yīng)用程序沒(méi)有自定義自己類加載器，則這個(gè)就是默認(rèn)的類加載器。
它加載的是System.getProperty("java.class.path")所指定的路徑或jar。
2、類加載器的特點(diǎn)
1)運(yùn)行一個(gè)程序時(shí)，總是由Application Loader(系統(tǒng)類加載器)開(kāi)始加載指定的類。
2)在加載類時(shí)，每個(gè)類加載器會(huì)將加載任務(wù)上交給其父，如果其父找不到，再由自己去加載。
3)Bootstrap Loader(啟動(dòng)類加載器)是最頂級(jí)的類加載器了，其父加載器為null.
3、類加載器的雙親委派模型
類加載器雙親委派模型的工作過(guò)程是：如果一個(gè)類加載器收到一個(gè)類加載的請(qǐng)求，它首先將這個(gè)請(qǐng)求委派給父類加載器去完成，每一個(gè)層次類加載器都是如此，則所有的類加載請(qǐng)求都會(huì)傳送到頂層的啟動(dòng)類加載器，只有父加載器無(wú)法完成這個(gè)加載請(qǐng)求(即它的搜索范圍中沒(méi)有找到所要的類)，子類才嘗試加載。
下面是一個(gè)類加載器雙親委派模型，這里各個(gè)類加載器并不是繼承關(guān)系，它們利用組合實(shí)現(xiàn)的父類與子類關(guān)系。
4、類加載的幾種方式
1)命令行啟動(dòng)應(yīng)用時(shí)候由JVM初始化加載，加載含有main的主類。
2)通過(guò)Class.forName()方法動(dòng)態(tài)加載類，默認(rèn)會(huì)執(zhí)行初始化塊。如果指定了ClassLoader，則不會(huì)執(zhí)行初始化塊。
3)通過(guò)ClassLoader.loadClass()方法動(dòng)態(tài)加載類，不會(huì)執(zhí)行初始化塊。
5、類加載實(shí)例
當(dāng)在命令行下執(zhí)行：java HelloWorld(HelloWorld是含有main方法的類的Class文件)，JVM會(huì)將HelloWorld.class加載到內(nèi)存中，并在堆中形成一個(gè)Class的對(duì)象HelloWorld.class。
基本的加載流程如下：
1)尋找jre目錄，尋找jvm.dll，并初始化JVM;
2)產(chǎn)生一個(gè)Bootstrap Loader(啟動(dòng)類加載器);
3)Bootstrap Loader自動(dòng)加載Extended Loader(標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展類加載器)，并將其父Loader設(shè)為BootstrapLoader。
4)Bootstrap Loader自動(dòng)加載AppClass Loader(系統(tǒng)類加載器)，并將其父Loader設(shè)為ExtendedLoader。
5)最后由AppClass Loader加載HelloWorld類。