java中类的加载

1.什么是类的加载

类的加载,就是java虚拟机把描述类的数据从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类型的过程

补充:Class文件由类装载器装载后,在JVM中形成一份描述Class结构的元信息对象,通过该元信息对象可以获知Class的结构信息:如构造方法,属性,方法等,java允许用户借由这个Class相关的元信息对象直接调用Class对象的功能,这里就是我们经常能见到的Class类.

2.类加载过程

类装载器就是寻找类的字节码文件，并构造出类在JVM内部表示的对象组件。在Java中，类装载器把一个类装入JVM中，要经过以下步骤：

(1) 装载：查找和导入Class文件；

(2) 链接：把类的二进制数据合并到JRE中；

 (a)校验：检查载入Class文件数据的正确性；

 (b)准备：给类的静态变量分配存储空间；

 (c)解析：将符号引用转成直接引用；

(3) 初始化：对类的静态变量，静态代码块执行初始化操作

3.何时开始类的初始化

什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段:"加载"。虚拟机规范中并没强行约束，这点可以交给虚拟机的的具体实现自由把握，但是对于初始化阶段虚拟机规范是严格规定了如下几种情况，如果类未初始化会对类进行初始化。

创建类的实例
访问类的静态变量(除常量【被final修辞的静态变量】原因:常量一种特殊的变量，因为编译器把他们当作值(value)而不是域(field)来对待。如果你的代码中用到了常变量(constant variable)，编译器并不会生成字节码来从对象中载入域的值，而是直接把这个值插入到字节码中。这是一种很有用的优化，但是如果你需要改变final域的值那么每一块用到那个域的代码都需要重新编译。
访问类的静态方法
反射如(Class.forName("my.xyz.Test"))
当初始化一个类时，发现其父类还未初始化，则先出发父类的初始化
虚拟机启动时，定义了main()方法的那个类先初始化

以上情况其实是对一个类进行“主动引用”，除此种情况之外，均不会触发类的初始化，称为“被动引用”
接口的加载过程与类的加载过程稍有不同。接口中不能使用static{}块。当一个接口在初始化时，并不要求其父接口全部都完成了初始化，只有真正在使用到父接口时（例如引用接口中定义的常量）才会初始化。

被动引用例子

子类调用父类的静态变量，子类不会被初始化。只有父类被初始化。对于静态字段，只有直接定义这个字段的类才会被初始化.
通过数组定义来引用类，不会触发类的初始化
访问类的常量，不会初始化类，常量在编译阶段就存入调用类的常量池中了。

4.类初始化顺序

现在我们知道什么时候触发类的初始化了，他精确地写在Java语言规范中。但了解清楚域（fields，静态的还是非静态的）、块（block静态的还是非静态的）、不同类（子类和超类）和不同的接口（子接口，实现类和超接口）的初始化顺序也很重要类。事实上很多核心Java面试题和SCJP问题都是基于这些概念，下面是类初始化的一些规则：

类从顶至底的顺序初始化，所以声明在顶部的字段的早于底部的字段初始化
超类早于子类和衍生类的初始化
如果类的初始化是由于访问静态域而触发，那么只有声明静态域的类才被初始化，而不会触发超类的初始化或者子类的初始化
初始化即使静态域被子类或子接口或者它的实现类所引用。
接口初始化不会导致父接口的初始化。
静态域的初始化是在类的静态初始化期间，非静态域的初始化时在类的实例创建期间。这意味这静态域初始化在非静态域之前。
非静态域通过构造器初始化，子类在做任何初始化之前构造器会隐含地调用父类的构造器，他保证了非静态或实例变量（父类）初始化早于子类

5.类加载器

JVM设计者把类加载阶段中的“通过'类全名'来获取定义此类的二进制字节流”这个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块称为“类加载器”。

类与类加载器
对于任何一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类来确立其在JVM中的唯一性。也就是说，两个类来源于同一个Class文件，并且被同一个类加载器加载，这两个类才相等。
双亲委派模型
从虚拟机的角度来说，只存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），该类加载器使用C++语言实现，属于虚拟机自身的一部分。另外一种就是所有其它的类加载器，这些类加载器是由Java语言实现，独立于JVM外部，并且全部继承自抽象类java.lang.ClassLoader。
从Java开发人员的角度来看，大部分Java程序一般会使用到以下三种系统提供的类加载器：
1)启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责加载JAVA_HOME\lib目录中并且能被虚拟机识别的类库到JVM内存中，如果名称不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载。该类加载器无法被Java程序直接引用。
2)扩展类加载器（Extension ClassLoader）：该加载器主要是负责加载JAVA_HOME\lib\，该加载器可以被开发者直接使用。
3)应用程序类加载器（Application ClassLoader）：该类加载器也称为系统类加载器，它负责加载用户类路径（Classpath）上所指定的类库，开发者可以直接使用该类加载器，如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。
我们的应用程序都是由这三类加载器互相配合进行加载的，我们也可以加入自己定义的类加载器。这些类加载器之间的关系如下图所示：
如上图所示的类加载器之间的这种层次关系，就称为类加载器的双亲委派模型（Parent Delegation Model）。该模型要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。子类加载器和父类加载器不是以继承（Inheritance）的关系来实现，而是通过组合（Composition）关系来复用父加载器的代码。
双亲委派模型的工作过程为：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的加载器都是如此，因此所有的类加载请求都会传给顶层的启动类加载器，只有当父加载器反馈自己无法完成该加载请求（该加载器的搜索范围中没有找到对应的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。
使用这种模型来组织类加载器之间的关系的好处是Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。例如java.lang.Object类，无论哪个类加载器去加载该类，最终都是由启动类加载器进行加载，因此Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。否则的话，如果不使用该模型的话，如果用户自定义一个java.lang.Object类且存放在classpath中，那么系统中将会出现多个Object类，应用程序也会变得很混乱。

我们分析一下ClassLoader的源码

 protected Class loadClass(String name, boolean resolve)
     throws ClassNotFoundException
 {
         // First, check if the class has already been loaded
         Class c = findLoadedClass(name);
         if (c == null) {
             try {
                 if (parent != null) {
                     c = parent.loadClass(name, false);
                 } else {
                     c = findBootstrapClassOrNull(name);
                 }
             } catch (ClassNotFoundException e) {
                 // ClassNotFoundException thrown if class not found
                 // from the non-null parent class loader
             }
 
             if (c == null) {
                 // If still not found, then invoke findClass in order
                 // to find the class.
                 c = findClass(name);
             }
         }
         return c;
 }

加载class这个方法,其实就是通过一个name获取一个Class对象的过程

调用这个方法时,首先检查这个类是否已经被加载了

如果没有被加载,首先判断是否有父加载器,如果有,由父加载器加载,如果没有,则由启动类加载器加载

如果父加载器无法加载,则调用findClass方法加载,也就是由自己加载

总结:
类加载器加载一个类时,首先都会调用自己的父加载器加载,也就是说无论哪一个类,加载器都是按照由上往下的顺序试图去加载它,如果最上层的类加载器加载失败,则由下一级的类加载器加载,以此类推