Java类加载机制

定义

把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型。
类型的加载、连接、初始化过程都是在程序运行期间完成的，虽然会使类加载增加性能开销，但会为Java程序提供高度灵活性。

类的生命周期

加载、验证、准备、解析、初始化、使用、加载，其中验证、准备、解析统称连接。

其中，加载、验证、准备、初始化、卸载的顺序是确定的，解析不一定，因为在某些情况下可以在初始化完成后开始。加载、验证、准备、解析和初始化属于类加载机制中的步骤。

触发类加载的条件

1.遇到new、getstatic、putstatic、invokestatic这4个字节码指令时，若类没有进行过初始化，则需要先触发初始化。生成此4条指令的场景：使用new实例化对象、读取或设置一个类的静态字段（被final修饰，已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）、调用一个类的静态方法的时候。
2.使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候
3.初始化一个类时，发现父类尚未进行过初始化，需要先触发父类的初始化
4.虚拟机启动时，要指定一个要执行的主类，虚拟机会先初始化这个主类
5.使用JDK7的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getstatic、REF_putstatic、REF_invokestatic的方法句柄，且这个方法句柄对应的类没有进行初始化，需要先触发初始化。

类加载的具体过程

1.加载

①通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流
②将这个字节流所代表的静态存储结构转换为方法区内的运行时数据结构
③在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区的这个类的各个数据的访问入口

2.验证

连接阶段的第一步，目的是确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，且不会危害虚拟机自身的安全
①文件格式验证
验证字节流是否符合Class文件格式的规范，且能被当前版本的虚拟机处理
②元数据验证
对类的元数据信息进行语义校验，是否存在Java语言规范的元数据信息。
③字节码验证
最复杂的阶段，目的是通过数据流和控制流分析，确定程序语义是合法的，符合逻辑的。对类的方法体进行校验分析，确保被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的行为
④符号引用验证
最后一个阶段的校验发生在虚拟机把符号引用转换为直接引用的时候，此转换将在解析阶段发生，目的是确保解析动作能够正常运行

3.准备

正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值的阶段，这些内存都会在方法区中分配。只包括类变量，初始值通常情况下是“数据类型”的零值；特殊情况下，若类字段的字段属性表中存在ConstantValue属性，那么在准备阶段变量的值就会被初始化为ConstantValue属性所指定的值

4.解析

虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。所谓的“动态解析”，就是等程序运行到这条指令的时候，解析动作才能进行。其余可触发解析的指令都是“静态”的，可以在刚刚完成加载阶段，或没有执行代码时

5.初始化

类加载过程的最后一步，执行类构造器()方法的过程。该方法是由编译器自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态语句块中的语句合并产生的。该方法与类的构造方法不同，无需显式调用父类构造器，虚拟机会保证在子类()方法执行之前，父类的()方法先执行完毕。
简单来讲，初始化就是对类变量进行赋值、执行静态代码块。