类的生命周期

加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载。
java支持动态语言绑定，解析可能在初始化之后。其他的顺序是固定的。

类加载的过程

加载

• 根据类的全限定类名获取定义类的二进制字节流
• 将二进制字节流代表的类静态存储结构转化为方法区的数据结构
• 在堆中生成一个java.lang.Class对象封装方法区的数据结构，作为方法区的数据结构的入口

验证

• 文件格式验证：验证字节流是否符合class文件规范。是否以魔数0XCAFEBABY开头，主次版本号是否在jvm的处理范围，常量是否有不存在的类型等。
• 元数据验证：对字节流描述的信息进行分析，验证是否符合java语言语法规范。是否有父类，继承链是否正确，与父类的字段是否有冲突，抽象父类和接口的方法是否都实现等。
• 字节流验证：分析数据流和控制，分析语义是否合法、符合逻辑。特别是对方法体进行验证，例如验证跳转指令是否跳转到方法体之上。
• 符号引用验证：确保之后的解析阶段可以将符号引用转换为直接引用。主要是验证是否有无法访问到类、接口、字段、方法等。

准备

给类静态变量分配内存，并赋予默认零值。

解析

将常量池中的符号引用转换为直接引用。主要是类、接口、方法、字段等。符号引用就是字面常量符号。直接引用，能直接指向目标，偏移量或句柄。

初始化

执行clinit()，为静态变量赋予正确的初始值。若类无静态变量声明和静态代码块，该类可无clinit()。若接口无静态变量声明，则该接口可无clinit()。
clinit()是按顺序收集静态变量声明和静态代码块得到的。

类加载时机

• 访问静态变量、赋值给静态变量、调用静态方法。注意不包括访问静态常量。
• new类的实例
• 反射Class.forName("")
• 初始化子类前会先初始化父类。
• 启动类会首先被jvm加载

类的唯一性

jvm中类由全限定名和类加载器唯一确定。

类加载器

启动类加载器（BootstrapClassLoader）
c++实现，为jvm的一部分。加载jre/lib下的几个核心jar包，例如rt.jar等。尝试获取启动类加载器的话会返回null。

扩展类加载器（ExtClassLoader）
继承自java.lang.ClassLoader，加载jre/lib/ext和java.ext.dirs系统属性指定的路径下的类。
应用类加载器（系统类加载器 AppClassLoader）
继承自java.lang.ClassLoader，加载java命令指定的-classpath、系统属性java.class.path、环境变量CLASSPATH下的类。ClassLoader.getSystemClassLoader()返回应用类加载器。应用类加载器是默认加载器。parent为扩展类加载器。
自定义类加载器

1. 继承java.lang.ClassLoader，默认parent为应用类加载器。
2. 实现findClass方法

双亲委派模型
类加载请求到达类加载器时，先委托给父类加载器加载，若父类加载器还有父类加载器则递归向上委托，最终委托给启动类加载器。当父类加载器在其搜索范围找不到类时才由子类加载器自己加载。
ClassLoader的loadClass方法定义了双亲委派模型的逻辑。

    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // 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.
                    long t1 = System.nanoTime();
                    c = findClass(name);


                }
            }
            if (resolve) {
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }

双亲委派模型好处

• 使基础类得到统一，防止基础类被篡改。
• 确保只有一份Class对象。

类加载机制

• 全盘负责。某个类加载器负责加载一个类时，该类加载器也负责加载类中引用的类。
• 双亲委派。
• 缓存机制。被加载过的类的Class对象会被缓存起来。获取Class对象时，先在缓存中查找是否有，若无才去加载。这就是修改class后，需要重启jvm才能生效的原因。

线程上下文加载器
线程上下文加载器用于加载线程中运行代码中引用的类。默认的线程上下文加载器为应用类加载器。默认子线程会继承父线程的线程上下文加载器。通过Thread对象的setContextClassLoader方法可以设置线程上下文加载器。

• JNDI服务通过线程上下文加载器加载SPI（Service Provider Interface）的代码，使得父类加载器的类加载请求委托给了子类加载器。也就是逆向打通了双亲委派模型，这实际上违背了双亲委派模型。
• 代码热替换（HotSwap）、模块热部署（Hot Deployment）等，OSGi实现模块热部署的关键是自定义的类加载器机制的实现。每个程序模块（bundle）都有一个类加载器，更换bundle时，将bundle和类加载器一同替换掉以实现热部署。