概述

class 文件由类装载器装载后，在 JVM 中将形成一份描述 Class 结构的元信息对象，通过该元信息对象可以获知 Class 的结构信息：如构造函数，属性和方法等，Java 允许用户借住这个 Class 相关的元信息对象间接调用 Class 对象的功能。

什么是类的加载？

类的加载指的是将类的 class 文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在堆区创建一个 java.lang.Class 对象，用来封装类在方法区内的数据结构。类的加载的最终产品是位于堆区中的 Class 对象，Class 对象封装了类在方法区内的数据结构，并且向 Java 程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口。

类加载器并不需要等到某个类被首次主动使用时再加载它，JVM 规范允许类加载器在预料某个类将要被使用时就预先加载它，如果在预先加载的过程中遇到了 class 文件缺失或存在错误，类加载器必须在程序首次主动使用该类时才报告错误（LinkageError错误）如果这个类一直没有被程序主动使用，那么类加载器就不会报告错误。

1. 类加载器

类加载器自顶向下分为：

1. Bootstrap ClassLoader启动类（引导类）加载器： 默认会去加载JAVA_HOME/lib目录下的jar。使用C/C++语言实现的，嵌套在JVM内部。它用来加载Java的核心库(String类……)（JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、resource.jar或sun.boot.class.path路径下的内容）,包括加载扩展类加载器和应用程序加载器。没有父加载器。出于安全考虑，Bootstrap启动类加载器只加载包名为java、javax、sun等开头的类。
2. Extention ClassLoader扩展类加载器： 默认去加载JAVA_HOME/lib/ext目录下的jar。Java语言编写，由sun.misc.LauncherExtClassLoader实现。派生于ClassLoader类。从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或从JAVA_HOME/jre/lib/ext子目录（扩展目录）下加载类库。如果用户创建的JAR放在此目录下，也会自动由扩展类加载器加载。
3. Application ClassLoader系统类（应用程序类）加载器： 比如我们的web应用，会加载web程序中ClassPath下的类。java语言编写，由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现。它负责加载环境变量classpath或系统属性 java.class.path指定路径下的类库 对于用户自定义类来说：默认使用系统类加载器进行加载 通过 ClassLoader.getSystemClassLoader() 方法可以获取到该类加载器
4. User ClassLoader用户自定义类加载器： 由用户自己定义

只有被同一个类加载器实例加载并且文件名相同的 class 文件才被认为是同一个 class。

执行 Java 程序时，会启动一个 JVM 进程，JVM 在启动时会做一些初始化操作，比如获取系统参数等等，然后创建一个启动类加载器，用于加载 JVM 运行时必须的一些类到内存中，同时也会创建其他两个类加载器扩展类加载器和系统类加载器。

2.类加载过程

首先是加载过程（Loading），它将字节码数据从不同的数据源读取到 JVM 中，并映射为 JVM 认可的数据结构（Class 对象），这里的数据源可能是各种各样的形态，比如 jar 文件，class 文件，甚至是网络数据源等；如果输入数据不是 ClassFile 的结构，则会抛出 ClassFormatError。加载阶段是用户参与的阶段，我们可以自定义类加载器，去实现自己的类加载过程。

在加载阶段，Java 虚拟机需要完成以下三件事情：

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入口。

第二阶段是连接（Linking），这是核心的步骤，简单说是把原始的类定义信息平滑地转入 JVM 运行的过程中。这里可进一步细分成三个步骤：

1. 验证（Verification），这是虚拟机安全的重要保障，JVM 需要核验 Class 文件的字节流中包含的信息是符合 Java 虚拟机规范的，否则就被认为是 VerifyError，这样就防止了恶意信息或者不合规信息危害 JVM 的运行，验证阶段有可能触发更多 class 的加载。主要包括四种检验方式：文件格式检验，元数据检验，字节码检验，符号引用检验。

2. 准备（Pereparation），此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阶段。
   public static int value = 123; 准备阶段：value = 0; 初始化阶段：123;
   这里不包含用 final 修饰的 static，因为 final 在编译的时候就分配了，准备阶段会显示初始化；
   这里不会为实例变量分配初始化，类变量会分配在方法区中，而实例变量是随着对象一起分配再 Java 堆中。

3. 解析（Resolution），在这一步会将常量池中的符号引用（symbolic reference）替换为直接引用。在 Java 虚拟机规范中，详细介绍了类，接口，方法和字段等各方面的解析。

最后是初始化阶段（initialization），这一步真正去执行类初始化的代码逻辑，包括静态字段赋值的动作，以及执行类定义中的静态初始化块内的逻辑，编译器在编译阶段就会把这部分逻辑整理好，父类型的初始化逻辑优先于当前类型的逻辑。再来谈谈双亲委派模型，简单说就是当加载器（Class-Loader）试图加载某个类型的时候，除非父类加载器找不到相应类型，否则尽量将这个任务代理给当前加载器的父加载器去做。使用委派模型的目的是避免重复加载 Java 类型。

所谓类加载过程就是将我们的java原文件通过 javac 编译之后的产生的字节码文件加载到 JVM 内存，让 JVM 去执行字节码指令的过程。

3.双亲委派机制

Java 的加载机制是双亲委派机制来加载类，为什么要使用这种方式？这个是为了保证如果加载的类是一个系统类，那么会优先由Bootstrap ClassLoader 、Extension ClassLoader 先去加载，而不是使用我们自定义的ClassLoader 去加载，保证系统的安全！

就是当前类加载器(以系统类加载器为例)在加载一个类时，委托给其双亲（注意这里的双亲指的是类加载器中parent属性指向的类加载器）先进行加载。双亲类加载器在加载时同样委托给自己的双亲，如此反复，直到某个类加载器没有双亲为止（通常情况下指双亲为null，也即为当前的双亲为扩展类加载器，其parent为启动类加载器），然后开始在依次在各自的类路径下寻找、加载class类。

如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行；如果父类加载器还存在器父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，最终到达顶层的引导类加载器；如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，如果父类无法完成加载，子类加载器才会去加载，这就是双亲委派模式。
优点：
1.可以避免类的重复加载
2.防止核心的API被篡改

总结

JVM 中类加载的过程包括：加载，链接(验证，解析，准备)，初始化这五个阶段。
1.加载：是类加载的第一个阶段，它要完成三件事：

1.通过一个类的全限定名来获取该类的二进制字节流。
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结构。
3.内存中生存一个这个类的 Class 对象，作为方法区这个类的数据访问入口。

2.验证：验证时链接的第一个步骤，这个阶段目的是确保Class文件的字节流包含的信息符合 Java 虚拟机规范，保证这些信息不会危害虚拟机自身的安全。其中包括：文件格式检验，元数据检验，字节码检验，符号引用检验。

3.准备：该阶段是正式为类中定义的变量（静态变量 被static 修饰的变量）分配内存并设置类变量的初始值。public static int a = 1；那么准备阶段他会把 a 赋值为0而不是1；

4.解析：该阶段时 Java 虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

5.初始化阶段：是类加载过程的最后一个阶段，初始化阶段就是执行类构造器clinit方法的过程比如说刚才的 a 这个类变量就会复制为1。