类加载过程

类加载的时机：

1.遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。生成这4条指令的最常见的Java代码场景是：使用new关键字实例化对象的时候、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）的时候，以及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，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

3.当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化。

4.当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含main（）方法的那个类），虚拟机会先初始化这个类。

5.当使用JDK1.7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_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

类加载的过程：

1.加载：在加载阶段，虚拟机需要完成以下三件事情：

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化为方法区的运行时数据结构。

3）在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。

从上述要求来说，加载这一过程的要求相对宽松，因此虚拟机实现与具体应用的灵活度都是相当大的。例如“通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流”这条，它没有指明二进制字节流要从一个Class文件中获取，准确地说是根本没有指明要从哪里获取、怎样获取。虚拟机设计团队在加载阶段搭建了一个相当开放的、广阔的“舞台”，java发展历程中，充满创造力的开发人员则在这个“舞台”上玩出了各种花样，许多举足轻重的Java技术都建立在这一基础之上。

加载阶段完成后，虚拟机外部的二进制字节流就按照虚拟机所需的格式存储在方法区之中，方法区中的数据存储格式由虚拟机实现自行定义，虚拟机规范未规定此区域的具体数据结构。然后在内存中实例化一个java.lang.Class类的对象（并没有明确规定是在Java堆中，对于HotSpot虚拟机而言，Class对象比较特殊，它虽然是对象，但是存放在方法区里面），这个对象将作为程序访问方法区中的这些类型数据的外部接口。

2.验证：验证是连接阶段的第一步，这一阶段的目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。

Java语言本身是相对安全的语言，使用纯粹的Java代码无法做到诸如访问数组边界以外的数据、将一个对象转型为它并为实现的类型，如果这样做编译器将拒绝执行，但前面已经说过，Class文件并不一定要求用Java源码编译而来，可以使用任何途径产生，甚至包括用十六进制编辑器直接编写来产生Class文件。在字节码层面上，上述Java代码无法做到的事情都是可以实现的，至少语义上是可以表达出来的。

验证阶段的工作量在虚拟机的类加载子系统中非常重要，又占了相当大的一部分。

1.文件格式验证：

  a.是否以魔数0xCAFEBABE开头；        

  b.主、次版本号是否在当前虚拟机处理范围之内；  

  c.常量池的常量中是否有不被支持的常量类型；

2.元数据验证：对字节码描述的信息进行语义分析。

   a.这个类是否有父类；

   b.这个类的父类是否继承了不允许被继承的类；

3.字节码验证：主要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。将对类的方法体进行校验分析，保证被校验类的方法在运行时不会危害虚拟机。

    a.保证任意时刻操作数栈的数据类型与指令代码序列都能配合工作。

    b.保证跳转指令不会跳转到方法体以外的字节码指令上。

4.符号引用验证：对类自身以外的信息进行匹配性校验。

3.准备：准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。

     这时候进行内存分配的仅包括类变量（被static修饰的变量），而不包括实例变量，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中，其次，这里所说的初始值“通常情况”下是数据类型的零值。

4.解析：该阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程

符号引用：符号引用以一组符号来描述所饮用的目标，符号可以是任何形式的字面量，只要使用时能无歧义地定位到目标即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用的目标不一定已经加载到内存中。各种虚拟机实现的内存布局可以各不相同，但是他们能接受的符号引用必须都是一致的，因为符号引用的字面量形式明确定义在Java虚拟机规范的Class文件格式中。

直接引用：直接引用可以是直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。直接引用是和虚拟机实现的内存布局相关的，同一个符号引用在不同虚拟机实例上翻译出来的直接引用一般不会相同。如果有了直接引用，那引用的目标必定已经在内存中存在。

解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法句柄和调用点限定符。

5.初始化：前面的类加载过程中，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外，其余动作都是由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码。

    在准备阶段，变量已经赋过一次系统要求的初始值，而在初始化阶段，则根据程序员通过程序定制的主观计划去初始化类变量和其他资源，或者可以从另外一个角度来表达：初始化阶段是执行类构造器()方法的过程。