文章作为《深入理解Java虚拟机》读书笔记，讲的可能就没书本详细。
一.类文件结构
Java虚拟机多平台
都是统一使用的程序存储格式——字节码.class文件
任何语言都可以被特定的编译器编译为存储字节码的Class文件，Class文件中包含了Java虚拟机指令集和符号表以及若干其他辅助信息。虚拟机并不关心Class的来源是何种语言。
Class文件结构
Class文件是一组以8位字节为基础单位二进制流，各个数据项目严格按照顺序紧凑地排列在Class文件中，中间没有添加任何分隔符。
任何一个Class文件都对应着唯一一个类或接口的定义信息，但反过来说，类或接口并不一定都得定义在文件里，类或接口也可以通过类加载器直接生成。
Class文件格式采用一种类似C语言结构体的伪结构来存储数据，包含两种数据类型：无符号数和表
魔术与Class文件的版本
使用十六进制编译器WinHex打开任意一个class文件，可以看到它的结构。
前4个字节0-3表示为魔数：唯一作用是确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的Class文件，值为0XCAFEBABE，如图中所示
接着两位是次版本号4-5，这里值为0x0000
接着两位是主版本号6-7，这里值为0X0033，也就是十进制51，表明当前JDK版本号在1.7以上。
常量池
紧接着主次版本号之后的是常量池入口，它是占用Class文件空间最大的数据项目之一，同时还是在Class文件中第一个出现的表类型数据项目。
由于常量池中常量的数目是不固定的，所以在入口需要放置一项U2类型2个字节的数据代表常量池容量计数值。
这个容量计数是从1开始而不是从0开始。如图，常量池容量的16进制数是0X02ED，对应十进制749，这就代表常量池中有748项常量，索引值范围为 1-749
常量池中主要存放两大类常量：字面量和符号引用
访问标志
在常量池结束之后，紧接着的两个字节代表访问标志acces_flags，用于标识一些类或者接口层次的访问信息，包括这个Class是类还是接口，是否定义为public等
类索引，父类索引与接口索引集合
- 类索引：一个U2类型的数据，用来确定这个类的全限定名
- 父类索引：一个U2类型的数据，用来确定这个类的父类的全限定名。由于JAVA不允许多重继承，所以父类索引引用只有一个。
- 接口索引集合：一组U2类型的数据集合，用来描述这个类实现了哪些接口
类索引，父类索引与接口索引集合都按顺序排列在访问标志之后。
二.类加载机制
类加载的时机
类从被加载到虚拟机内存开始，到卸载出内存为止，整个生命周期包括：加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载七个阶段。验证，准备，解析3个阶段部分统称为连接。
其中加载、验证、准备、初始化、和卸载这5个阶段的顺序是确定的。
而解析阶段不一定：它在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始，这是为了支持Java的运行时绑定。
对于初始化阶段，虚拟机严格规定有且只有5种情况必须立即对类进行初始化
遇到new,getstatic,putstatic,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。
eg：使用new关键字实例化对象的时候；读取或者设置一个类的静态字段；调用一个类的静态方法时等使用java.lang.reflect包对类进行反射调用的时候
当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有初始化，则要先触发其父类的初始化
当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类时
当使用JDK 1.7动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结构REF_getStatic,REF_putStatic,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。
这5种场景中的行为称为对一个类进行主动引用
所有引用类的方式都不会触发初始化，称为被动引用
对于静态字段，只有直接定义这个字段的类才会被初始化，因为通过其子类来引用父类中定义的静态字段，只会触发父类的初始化而不会触发子类的初始化。
被动引用例子
通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化
通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化
常量在编译阶段会存入调用类的常量池中，本质中并没有直接引用定义常量的类，因此不会触发定义常量的类的初始化。
加载
虚拟机需要完成三件事情
通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流
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（方法区里用来存储虚拟机加载的类信息）
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。这个Class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
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。验证阶段大致会完成下面4个阶段的检验动作
一.文件格式验证：是否以魔数0xCAFEBABE开头，主次版本是否在处理机处理范围内等
二.元数据验证：对字节码描述的信息进行语义分析，以保证描述的信息符合JAVA语言规范的要求，比如是否有父类等
三.字节码验证：这个阶段是最复杂的一个阶段，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。在第二个阶段对元数据信息中的数据类型做完校验后，这个阶段将对类的方法体进行校验，保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的事件。
四.符号引用验证：最后一个阶段的校验发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候，这个转换动作将在连接第三阶段——解析阶段中发生。符号引用验证可以看作是对类自身以外的信息进行匹配性校验，比如校验 符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能找到对应的类；符号引用中的类，字段，方法的访问性（public ,private..）是否可以被当前访问等。符号引用验证的目的是确保解析动作能正常执行
准备
准备阶段是正式为类变量 分配内存 并且设置 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。
这里分配内存仅包括类变量（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是通常情况下的数据类型零值
//假设一个类变量定位为
public static int value = 123;
那么变量valuew在准备阶段过后初始值为0而不是123，因为这时候尚未开始执行任何Java方法，而把value赋值为123的putstatic指令是程序被编译后，存放于类构造器< clinit >()方法中所以把value赋值为123是在初始化阶段才会执行。
解析
解析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：以一组符号来描述所引用的目标，符号可以使任何形式的字面量，只要使用时能无歧义地定位到目标中即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用的目标并不一定已经加载到内存中。
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。如果有了直接引用，那么引用的目标必定存在内存中。
初始化
类初始化时类加载的最后一步，前面类加载过程中，除了加载阶段用户可以通过自定义类加载器参与以外，其余动作都是虚拟机主导和控制。到了初始化阶段，才是真正执行类中定义Java程序代码。
准备阶段中，变量已经赋过一次系统要求的初始值，而在初始化阶段，根据程序员通过程序制定的主观计划初始化类变量。初始化过程其实是执行类构造器< clinit >()方法的过程。
< clinit >()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。收集的顺序是按照语句在源文件中出现的顺序。静态语句块中只能访问定义在静态语句块之前的变量，定义在它之后的变量可以赋值，但不能访问。
public class Test{
static{
i = 0; //给变量赋值，可以通过编译
System.out.print(i); //这句编译器会提示“非法向前引用”
}
static int i = 1;
}
< clinit >()方法与类构造函数（或者说实例构造器< init >()）不同，他不需要显式地调用父类构造器，虚拟机会保证子类的< clinit >()方法执行之前，父类的< clinit >()已经执行完毕。
类加载器
通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流。
对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。
比较两个类是否相等，只有在这两个类都是同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，即使这两个类来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载他们的类加载器不同，那么这两个类就必定不相等。
从JAVA虚拟机角度讲，只存在两种不同的类加载器：
一种是启动类加载器，这个类加载器使用C++语言实现，是虚拟机自身的一部分
另一种就是所有其他的类加载器，这些类加载器使用JAVA语言实现，独立于虚拟机外部，并且全都继承自抽象类java.lang.ClassLoader
双亲委派模型
绝大部分JAVA程序都会使用到3种系统提供的类加载器。
启动类加载器，扩展类加载器，应用程序加载器。
类加载器双亲委派模型为，相互之间为组合关系
工作过程：如果一个类加载器收到了类加载请求，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，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求时，子加载器才会去尝试自己去加载。