1、概述
Java虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这个过程被称作虚拟机的类加载机制。
2、类加载的时机
一个类型从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期将会经历加载（Loading）、验证（Verification）、准备（Preparation）、解析（Resolution）、初始化（Initialization）、使用（Using）和卸载（Unloading）七个阶段，其中验证、准备、解析三个部分统称为连接（Linking）这七个阶段的发生顺序如下所示：
加载、验证、准备、初始化和卸载这五个阶段的顺序是确定的，类型的加载过程必须按照这种顺序按部就班地开始，而解析阶段则不一定：它在某些情况下可以在初始化阶段之后开始，这是为了支持Java语言的运行时绑定特性。
对于初始化阶段，《Java虚拟机规范》严格规定了有且只有六种情况必须立即对类进行初始化：
（1）、遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这四条字节码指令时，如果类型没有进行过初始化，则需要先触发其初始化阶段。能够生成这四条指令的典型Java代码场景有：使用new关键字实例化对象的时候；读取或设置一个类型的静态字段的时候；调用一个类的静态方法的时候。
（2）、使用java.lang.reflect包的方法对类型进行反射调用的时候，如果类型没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
（3）、当初始化类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要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主类。
（5）、当JDK7新加入的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandler实例最后的解析结果为REF_getStatic、REF_putStatic、REF_newInvokeSpecial四种类型的方法句柄，并且这个方法句柄对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
（6）、当一个接口中定义了JDK8新加入的默认方法时，如果有这个接口的实现类发生了初始化，那该接口要在其之前被初始化。
3、类加载的过程
3.1、加载
加载（loading）阶段是整个类加载过程中的一个阶段，在加载阶段，Java虚拟机需要完成以下3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访问的入口
加载阶段结束后，Java虚拟机外部的二进制字节流就按照虚拟机所设定的格式存储在方法区之中了，方法区中的数据存储格式完全由虚拟机实现自行定义。
加载阶段与连接阶段的部分动作是交叉进行的，加载阶段尚未完成，连接阶段可能已经开始，但这些夹在加载阶段之中进行的动作，仍然属于连接阶段的一部分，这两个阶段的开始时间仍然保持着固定的先后顺序。
3.2、验证
验证是连接阶段的第一步，这一阶段的目的是确保Class文件的字节流中包含的信息符合《Java虚拟机规范》的全部约束，保证这些信息被当作代码运行后不会危害虚拟机自身安全。
（1）、文件格式验证
第一阶段要验证字节流是否符合Class文件格式的规范，并且能被当前版本的虚拟机处理。这一阶段可能包括下面这些验证点：
是否已魔数开头。
主次版本号是否被当前Java虚拟机支持。
指向常量的各种索引值中是否由指向不存在的常量或不符合类型的常量。
CONSTANT_Utf8_info型的常量中是否有不符合UTF-8编码的数据。
Class文件中各部分及文件本身是否有被删除的或附加的其他信息。
（2）、元数据验证
第二阶段是对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合《Java语言规范》的要求，这个阶段可能包括的验证点如下：
这个类是否有父类（除java.lang.Object之外，所有类都应当有父类）
这个类的父类是否继承了不允许被继承的类
如果这个类不是抽象类，是否实现了其父类或接口中要求实现的所有方法
类中的字段、方法是否与父类产生了矛盾
第二阶段主要目的是对类的元数据信息进行语义校验，保证不存在与《Java语言规范》定义相违背的元数据信息
（3）、字节码验证
第三阶段是整个验证过程中最复杂的一个阶段，主要目的是通过数据流分析和控制流分析，确定程序语义是合法的，符合逻辑的。在第二阶段对元数据信息中的数据类型校验完毕以后，这阶段就要对类的方法体进行校验分析，保证被校验的类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的行为。
（4）、符号引用验证
最后一个阶段的校验行为发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候，这个转化动作将在连接的第三个阶段-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各类信息进行匹配性校验，通俗来说就是，该类是否缺少或者被禁止访问它依赖的某些外部类、方法、字段等资源。
3.3、准备
准备阶段是正式为类中定义的变量（即静态变量，被static修饰的变量）分配内存并设置类变量初始值的阶段，从概念上讲，这些变量所使用的内存都应当在方法区中进行分配，但必须注意到方法区本身是一个逻辑上的区域。
关于准备阶段，首先是这时候进行的内存分配的仅包括类变量，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，其次就是这里所说的初始值通常情况下是数据类型的零值。
3.4、解析
解析阶段是Java虚拟机将常量池内的符号引用替换成直接引用的过程。
符号引用（Symbolic Reference）：符号引用以一组符号来描述所引用的目标，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，引用的目标并不一定是已经加载到虚拟机内存当中的内容。
直接引用（Direct References）：直接引用是可以直接指向目标的指针、相对偏移量或者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直接相关的，同一个符号引用在不同的虚拟机实例上翻译出来的直接引用一般不会相同。
《Java虚拟机规范》之中并未规定解析阶段发生的具体时间，只要求了在执行anewarray、checkcast、getfield、getstatic、instanceof、invokedynamic、invokeinterface、invokespecial、invokestatic、invokevirtual、ldc、ldc_w、ldc2_w、multianewarray、new、putfield和putstatic这17个用于操作符号引用的字节码指令之前，先对它们所使用的符号引用进行解析。
类似地，对方法或者字段的访问，也会在解析阶段中对它们的可访问性进行检查。
3.5、初始化
类的初始化阶段是类加载器过程的最后一个步骤，在初始化阶段，Java虚拟机才真正的开始执行类中编写的Java程序代码，将主导权移交给应用程序。
进行准备阶段时，变量已经赋过一次系统要求的初始零值，而在初始化阶段，则会根据程序员通过程序编码制定的主观计划去初始化类变量和其他资源。初始化阶段就是执行类构造器
由于父类的
4、类加载器
对于任意一个类，都必须由加载它的类加载器和这个类本身一起共同确立其在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。
4.1、双亲委派类型
在Java虚拟机的角度来看，只存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），这个类加载器使用C++语言实现，是虚拟机自身的一部分；另外是一种就是其他所有的类加载器，这些类加载器都是由Java语言实现，独立于虚拟机外部，并且全部继承自抽象类java.lang.ClassLoader。
在Java开发人员的角度来看，类加载器一直保持着三层类加载器，双亲委派的类加载器架构。
（1）、启动类加载器（Bootstrap Classloader）：这个类加载器负责加载存放在<JAVA_HOME>\lib目录，或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中存放的，而且是Java虚拟机能够识别的类库加载到虚拟机内存中。启动类加载器无法被Java程序直接引用，用户在编写自定义类加载器时，如果需要把加载请求委派给引导类加载器去处理，那直接使用null代替即可。
（2）、扩展类加载器（Extension Class Loader）：这个类加载器是在类sun.misc.Launcher$ExtClassLoader中以Java代码的形式实现的。它负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext目录中，或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中所有的类库。
（3）、应用程序类加载器（Application Class Loader）：这个类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader来实现。由于应用程序类加载器是ClassLoader类中的getSystemClassLoader()方法的返回值，所以也称为系统类加载器。它负责加载用户类路径（ClassPath）上所有的类库。如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。
双亲委派类型模型要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应有自己的父类加载器。
双亲委派模型的工作过程是：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最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（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去完成加载。