Java類載入過程

類從被載入到JVM中開始，到解除安裝為止，整個生命週期包括：載入、驗證、準備、解析、初始化、使用和解除安裝七個階段。

其中類載入過程包括載入、驗證、準備、解析和初始化五個階段。

類載入器的任務就是根據一個類的全限定名來讀取此類的二進位制位元組流到JVM中，然後轉換為一個與目標類對應的java.lang.Class物件例項。
BootstrapClassLoader、ExtClassLoader和AppClassLoader
defineClass方法將位元組碼的byte陣列轉換為一個類的class物件例項，如果希望在類被記載到JVM時就被連結，那麼可以呼叫resolveClass方法。

自定義類載入器需要繼承抽象類ClassLoader，實現findClass方法，該方法會在loadClass呼叫的時候被呼叫，findClass預設會丟擲異常。

findClass方法表示根據類名查詢類物件
loadClass方法表示根據類名進行雙親委託模型進行類載入並返回類物件
defineClass方法表示跟根據類的位元組碼轉換為類物件

雙親委託模型，約定類載入器的載入機制

當一個類載入器接收到一個類載入的任務時，不會立即展開載入，而是將載入任務委託給它的父類載入器去執行，每一層的類都採用相同的方式，直至委託給最頂層的啟動類載入器為止。如果父類載入器無法載入委託給它的類，便將類的載入任務退回給下一級類載入器去執行載入。

雙親委託模型的工作過程是：如果一個類載入器收到了類載入的請求，它首先不會自己去嘗試載入這個類，而是把這個請求委託給父類載入器去完成，每一個層次的類載入器都是如此，因此所有的載入請求最終都應該傳送到頂層的啟動類載入器中，只有當父類載入器反饋自己無法完成這個載入請求（它的搜尋範圍中沒有找到所需要載入的類）時，子載入器才會嘗試自己去載入。
使用雙親委託機制的好處是：能夠有效確保一個類的全域性唯一性，當程式中出現多個限定名相同的類時，類載入器在執行載入時，始終只會載入其中的某一個類。

使用雙親委託模型來組織類載入器之間的關係，有一個顯而易見的好處就是Java類隨著它的類載入器一起具備了一種帶有優先順序的層次關係。例如類java.lang.Object，它存放在rt.jar之中，無論哪一個類載入器要載入這個類，最終都是委託給處於模型最頂端的啟動類載入器進行載入，因此Object類在程式的各種載入器環境中都是同一個類。相反，如果沒有使用雙親委託模型，由各個類載入器自行去載入的話，如果使用者自己編寫了一個稱為java.lang.Object的類，並放在程式的ClassPath中，那系統中將會出現多個不同的Object類，Java型別體系中最基礎的行為也就無法保證，應用程式也將會變得一片混亂。如果自己去編寫一個與rt.jar類庫中已有類重名的Java類，將會發現可以正常編譯，但永遠無法被載入執行。


雙親委託模型對於保證Java程式的穩定運作很重要，但它的實現卻非常簡單，實現雙親委託的程式碼都集中在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法中，邏輯清晰易懂：先檢查是否已經被載入過，若沒有載入則呼叫父類載入器的loadClass()方法，若父載入器為空則預設使用啟動類載入器作為父載入器。如果父類載入器載入失敗，丟擲ClassNotFoundException異常後，再呼叫自己的findClass方法進行載入。

1、載入
簡單的說，類載入階段就是由類載入器負責根據一個類的全限定名來讀取此類的二進位制位元組流到JVM內部，並存儲在執行時記憶體區的方法區，然後將其轉換為一個與目標型別對應的java.lang.Class物件例項（Java虛擬機器規範並沒有明確要求一定要儲存在堆區中，只是hotspot選擇將Class對戲那個儲存在方法區中），這個Class物件在日後就會作為方法區中該類的各種資料的訪問入口。
2、連結
連結階段要做的是將載入到JVM中的二進位制位元組流的類資料資訊合併到JVM的執行時狀態中，經由驗證、準備和解析三個階段。
1）、驗證
驗證類資料資訊是否符合JVM規範，是否是一個有效的位元組碼檔案，驗證內容涵蓋了類資料資訊的格式驗證、語義分析、操作驗證等。
格式驗證：驗證是否符合class檔案規範
語義驗證：檢查一個被標記為final的型別是否包含子類；檢查一個類中的final方法視訊被子類進行重寫；確保父類和子類之間沒有不相容的一些方法宣告（比如方法簽名相同，但方法的返回值不同）
操作驗證：在運算元棧中的資料必須進行正確的操作，對常量池中的各種符號引用執行驗證（通常在解析階段執行，檢查是否通過富豪引用中描述的全限定名定位到指定型別上，以及類成員資訊的訪問修飾符是否允許訪問等）

2）、準備
為類中的所有靜態變數分配記憶體空間，併為其設定一個初始值（由於還沒有產生物件，例項變數不在此操作範圍內）
被final修飾的靜態變數，會直接賦予原值；類欄位的欄位屬性表中存在ConstantValue屬性，則在準備階段，其值就是ConstantValue的值
3）、解析
將常量池中的符號引用轉為直接引用（得到類或者欄位、方法在記憶體中的指標或者偏移量，以便直接呼叫該方法），這個可以在初始化之後再執行。
可以認為是一些靜態繫結的會被解析，動態繫結則只會在執行是進行解析；靜態繫結包括一些final方法(不可以重寫),static方法(只會屬於當前類)，構造器(不會被重寫)
3、初始化
將一個類中所有被static關鍵字標識的程式碼統一執行一遍，如果執行的是靜態變數，那麼就會使用使用者指定的值覆蓋之前在準備階段設定的初始值；如果執行的是static程式碼塊，那麼在初始化階段，JVM就會執行static程式碼塊中定義的所有操作。
所有類變數初始化語句和靜態程式碼塊都會在編譯時被前端編譯器放在收集器裡頭，存放到一個特殊的方法中，這個方法就是<clinit>方法，即類/介面初始化方法。該方法的作用就是初始化一箇中的變數，使用使用者指定的值覆蓋之前在準備階段裡設定的初始值。任何invoke之類的位元組碼都無法呼叫<clinit>方法，因為該方法只能在類載入的過程中由JVM呼叫。
如果父類還沒有被初始化，那麼優先對父類初始化，但在<clinit>方法內部不會顯示呼叫父類的<clinit>方法，由JVM負責保證一個類的<clinit>方法執行之前，它的父類<clinit>方法已經被執行。
JVM必須確保一個類在初始化的過程中，如果是多執行緒需要同時初始化它，僅僅只能允許其中一個執行緒對其執行初始化操作，其餘執行緒必須等待，只有在活動執行緒執行完對類的初始化操作之後，才會通知正在等待的其他執行緒。

參考資料：

https://segmentfault.com/a/1190000004597758

http://blog.csdn.net/ns_code/article/details/17881581

http://zyjustin9.iteye.com/blog/2092131

http://blog.csdn.net/u013256816/article/details/50829596

http://blog.csdn.net/zhoudaxia/article/details/35824249