一滑负、什么是類加載過程

（1）矮慕、概述
我們編寫的類（.java文件）會(huì)被編譯器（如javac編譯器）編譯成Class文件啄骇。Java虛擬機(jī)把Class文件加載到內(nèi)存中的過程就稱為類加載過程。
（2）缸夹、類的生命周期

• 一個(gè)類從被加載到虛擬機(jī)內(nèi)存中，到卸載出內(nèi)存橡类，共經(jīng)歷七個(gè)過程芽唇，即這個(gè)類的生命周期會(huì)經(jīng)歷加載、驗(yàn)證研侣、準(zhǔn)備炮捧、解析、初始化末誓、使用、卸載七個(gè)階段基显。其中，驗(yàn)證库继、準(zhǔn)備窜醉、解析三個(gè)階段又統(tǒng)稱為連接。圖示如下：
  
  在這里插入圖片描述
  
  下面我們將逐個(gè)介紹類生命周期每個(gè)階段的執(zhí)行過程拜英。

二琅催、加載階段

加載階段是整個(gè)類加載過程的第一個(gè)階段。
在本階段侠碧，Java虛擬機(jī)主要完成以下三件事：
（1）缠黍、 通過一個(gè)類的全限定名稱獲取定義此類的二進(jìn)制字節(jié)流。
（2）瓷式、 將該字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)贸典。
（3）、 在內(nèi)存中生成一個(gè)代表該類的java.lang.Class對象瓤漏，作為方法區(qū)這個(gè)類的各種數(shù)據(jù)的訪問入口。
Java虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)示意圖如下：

在這里插入圖片描述

三、驗(yàn)證階段

（1）丙笋、 驗(yàn)證階段目的是確保Class文件中的字節(jié)流中包含的信息符合虛擬機(jī)規(guī)范為約束要求煌贴，保證被加載類的正確性不會(huì)威脅到虛擬機(jī)自身的安全。
（2）怠肋、 驗(yàn)證的內(nèi)容有淹朋，
文件格式驗(yàn)證：字節(jié)流是否符合Class文件格式。
元數(shù)據(jù)驗(yàn)證：對字節(jié)碼描述的信息進(jìn)行語義分析杈抢。
字節(jié)碼驗(yàn)證：確定程序語義是否合法者甲、符合邏輯。
符號引用驗(yàn)證：該類是否缺少或禁止訪問它依賴的外部資源虏缸，如其他類、方法等窥岩。

四宰缤、準(zhǔn)備階段

準(zhǔn)備階段是正式為類中定義的靜態(tài)變量（static修飾的變量）分配內(nèi)存并設(shè)置零值。

零值：虛擬機(jī)為基本數(shù)據(jù)類型設(shè)置的初始值朦乏，比如int類型的零值為0氧骤，boolean類型的零值為false。

比如筹陵，private static int a = 123，在準(zhǔn)備階段過后并思，a的初始值為0，而不是123弄砍。而 a = 123這個(gè)賦值動(dòng)作是在初始化階段進(jìn)行的宙暇。
通常情況下，準(zhǔn)備階段的靜態(tài)變量的初始值是零值桃熄。但是型奥，如果靜態(tài)變量被 final 修飾，則可能不會(huì)是零值厢汹。如 private final static int b = 123 烫葬，則 b 的初始值是123，而不是零值搭综。因?yàn)?final static修飾的 b 為常量，在編譯時(shí)就已經(jīng)被賦值了条获，即在被編譯成字節(jié)碼的時(shí)候就已經(jīng)是 b = 123;

五蒋歌、解析階段

解析階段是將常量池中的符號引用替換為直接引用的過程。

符號引用：以一組符號來描述所引用的目標(biāo)修档，符號可以是任何形式的字面量府框，只要使用時(shí)能無歧義地定位到目標(biāo)即可。
直接引用：是可以直接指向目標(biāo)的指針癣诱、相對偏移量袜香、或者句柄。

解析階段主要涉及到符號引用和直接引用的轉(zhuǎn)換蜈首，但不影響了解整個(gè)類加載過程欢策，故先略過，以后再補(bǔ)充踩寇。

六、初始化階段

初始化時(shí)類加載過程的最后一個(gè)階段辣卒，在前面的幾個(gè)類加載動(dòng)作中睛榄，除了加載階段用戶編寫的代碼（應(yīng)用程序）可以通過自定義的類加載器參與類加載外，其余階段的類加載動(dòng)作都是虛擬機(jī)完成的啡莉。直到初始化階段旨剥，虛擬機(jī)才真正執(zhí)行類中用戶編寫的Java代碼。

類加載器：前面寫到该押，在加載階段虛擬機(jī)需要完成“通過一個(gè)類的全限定名稱獲取定義此類的二進(jìn)制字節(jié)流”這個(gè)動(dòng)作阵谚，虛擬機(jī)將這個(gè)動(dòng)作交給應(yīng)用程序，讓其自行去決定怎么獲取所需的類奠蹬。而實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)作的代碼就被稱為類加載器嗡午。

初始化階段就是執(zhí)行類構(gòu)造器<clinit>()方法的過程。
<clinit>()方法不是我們直接編寫的Java代碼狸演，而是javac編譯器的自動(dòng)生成物。
關(guān)于<clinit>()方法宵距，需要知道一下幾點(diǎn)：
（1）满哪、 此方法由javac編譯器自動(dòng)收集類中所有類變量的賦值動(dòng)作和靜態(tài)代碼塊中的語句合并而成（即static修飾的變量和static{}），按語句的順序執(zhí)行哨鸭。
如下代碼所示：

public class HelloClinit {

    //num = 1 和 static{} 的過程就是 <clinit>()的過程
    private static int num = 1;

    static{
        num = 2;
        a = 2;  //可以為之后定義的變量賦值像鸡，但不能訪問
        //System.out.println(a);  //報(bào)錯(cuò)
    }

    private static int a;

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(num+","+a);
    }
}

輸出結(jié)果為：2,2

（2）、 < clinit >()方法不需要我們自己去調(diào)用父類的< clinit >()方法华望。因?yàn)樵谧宇惖?lt; clinit >()執(zhí)行前仅乓，虛擬機(jī)會(huì)保證父類的< clinit >()已執(zhí)行完畢
代碼如下：

/**
 * Java虛擬機(jī)會(huì)保證在子類的<clinit>()執(zhí)行前，父類的<clinit>()先執(zhí)行宾抓，
 * 這也意味著父類中定義的靜態(tài)代碼塊要優(yōu)于子類中的變量賦值操作
 */
public class HelloClinit {
    static class father{
        //父類的靜態(tài)變量負(fù)責(zé)語句a = 1和靜態(tài)代碼塊static{}就是父類的<clinit>()
        public static int a = 1;
        static {
            a = 2;
        }
    }

    static class son extends father{
        public static int b = 0;
        static {
            b = a;  //故子類在調(diào)用的父類的變量a時(shí)豫喧，實(shí)際上a = 2
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(son.b);  //2
    }
}

輸出結(jié)果為：2

（2）、 Java虛擬機(jī)會(huì)保證一個(gè)類的clinit()方法在多線程環(huán)境中被正確的同步加鎖讲衫，即如果多個(gè)線程同時(shí)去初始化一個(gè)類孵班，那么只有其中一個(gè)線程去執(zhí)行這個(gè)類的<clinit>()方法，其他線程都要阻塞的等待篙程，直到活動(dòng)線程執(zhí)行完<clinit>()方法虱饿，即一個(gè)類的clinit()只會(huì)被加載一次触趴。

下面的代碼模擬一條線程在死循環(huán)狀態(tài)下操作渴肉，而另一條線程無限阻塞等待的過程。

public class ClinitThread {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 下面的代碼創(chuàng)建兩個(gè)線程批狐，讓他們都去創(chuàng)建DeadThread類的對象前塔，
         * 但實(shí)際上只有線程1會(huì)執(zhí)行<clinit>()方法承冰，即執(zhí)行static{}語句塊，并陷入死循環(huán)
         * 而線程2則會(huì)阻塞等待
         */
        Runnable r = () ->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"開始");
            DeadThread deadThread = new DeadThread();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"結(jié)束");
        };

        Thread t1 = new Thread(r,"線程1");
        Thread t2 = new Thread(r,"線程2");

        t1.start();
        t2.start();
    }
}

class DeadThread{
    static {
        if (true){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"初始化當(dāng)前類");
            while(true);    //陷入死循環(huán)
        }
    }
}

以上幾個(gè)階段就是類加載的大致過程

七寂屏、拓展補(bǔ)充

類加載的時(shí)機(jī)

• （1）、在生命周期圖中娜搂，加載迁霎、驗(yàn)證、準(zhǔn)備百宇、初始化考廉、卸載。這五個(gè)階段的順序是確定的携御，即只有前一個(gè)階段開始昌粤，后一個(gè)階段才能開始。但是解析階段是不確定的啄刹，因?yàn)樗谝恍┣闆r下可以在初始化過程之后再開始涮坐。注意這個(gè)說的是階段開始，而并不是階段完成袱讹，因?yàn)檫@些階段通常都是交叉混合進(jìn)行的。比如在加載階段已開始但尚未完成時(shí)昵时，驗(yàn)證階段可能已經(jīng)開始了捷雕。
• （2）、關(guān)于什么時(shí)候開始類加載的第一階段加載债查，具體由虛擬機(jī)自身來把握實(shí)現(xiàn)非区，沒有明確的規(guī)定。但是盹廷，對于類加載中的初始化階段征绸，有且只有以下六種情況必須立即對類進(jìn)行初始化操作。這也意味著，在初始化操作前管怠，加載淆衷，驗(yàn)證、準(zhǔn)備也已經(jīng)開始了渤弛。
  具體的六種情況如下：
  ① 遇到new祝拯、getstatic、putstatic或invokestatic這四條字節(jié)碼指令的時(shí)候,如果類沒有進(jìn)行初始化,則需要先觸發(fā)其初始化.
  生成這四條指令的最常見的java代碼場景是：

1.使用new關(guān)鍵字實(shí)例化對象的時(shí)候
2.讀取或設(shè)置一個(gè)類的靜態(tài)字段(被final修飾她肯、已在編譯期把結(jié)果放入常量池的靜態(tài)字段除外)的時(shí)候
3.調(diào)用一個(gè)類的靜態(tài)方法的時(shí)候

② 使用java.lang.reflect包的方法對類進(jìn)行反射調(diào)用的時(shí)候,如果類沒有進(jìn)行初始化,則需要先觸發(fā)其初始化
③ 當(dāng)初始化一個(gè)類的時(shí)候,如果發(fā)現(xiàn)其父類還沒有進(jìn)行過初始化,則需要先觸發(fā)其父類的初始化
④ 當(dāng)虛擬機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候,用戶需要制定一個(gè)要執(zhí)行的主類(包含main方法的那個(gè)類),虛擬機(jī)會(huì)先初始化這個(gè)主類
⑤ 當(dāng)使用jdk7新加入的動(dòng)態(tài)語言支持的時(shí)候,如果一個(gè)java,lang.invoke.MethodHandler實(shí)例的最后解析結(jié)果是REF_getStatic,REF_putStatic,REF_invokeStatic,REF_newInvokeSpecial四種類的方法句柄,并且這個(gè)方法句柄對應(yīng)的類沒有進(jìn)行過初始化,那么需要先觸發(fā)其初始化.
⑥ (新)當(dāng)一個(gè)接口中定義了JDK8新加入的默認(rèn)方法(被default關(guān)鍵字修飾的接口方法)時(shí),如果這個(gè)接口的實(shí)現(xiàn)類發(fā)生了初始化,那么該接口要在其之前初始化

以上幾種使用類的情況稱為類的主動(dòng)使用佳头，除了以上6種外，其他使用類的方式都稱為類的被動(dòng)使用晴氨，即不會(huì)導(dǎo)致類的初始化康嘉。