Java类加载简介

类的生命周期

JVM把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JVM可以直接使用的Java类型的过程就是加载机制。

类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的生命周期包括了：加载(Loading)、验证(Verification)、准备(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)、卸载(Unloading)七个阶段，其中验证、准备、解析三个部分统称链接。

加载(装载)、验证、准备、初始化和卸载这五个阶段顺序是固定的，类的加载过程必须按照这种顺序开始，而解析阶段不一定；它在某些情况下可以在初始化之后再开始，这是为了运行时动态绑定特性。值得注意的是：这些阶段通常都是互相交叉的混合式进行的，通常会在一个阶段执行的过程中调用或激活另外一个阶段。

加载

什么情况下需要开始类加载过程中的第一个阶段（加载）呢？虚拟机规范中并没有强行的约束，而是由虚拟机的具体实现自由把握。

在加载阶段，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Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这些数据的访问入口。

二进制字节流可以来自本地的class文件或者Jar包、Zip包、War包等等，也可以来自网络。

连接

连接为类的初始化做准备。

初始化

对于初始化阶段，虚拟机规范严格规定了有且只有四种情况必须立即对类进行初始化（而加载、验证、准备自然需要在此之前开始）：

1. 遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。生成这4条字节码指令最常见的Java代码场景分别是：使用new关键字实例化对象、读取一个类的静态字段（被final修饰、已在编译阶段把结果放入常量池的静态字段除外）、设置一个类的静态字段、调用一个类的静态方法。
2. 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用（例如Class.forName(className)、class.newInstance()、method.invoke(obj, args...)等等）的时候，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
3. 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化。
4. 当虚拟机启动的时候，用户需要指定一个执行主类（含有main方法的类），虚拟机先初始化这个主类。

这四个场景中的行为称为对一个类进行主动引用。除此之外所有对类的引用方式，都不会触发初始化，称为被动引用。被动引用是否会触发类初始化之前（加载、验证）的动作，则视具体的情况和虚拟机的具体实现而定。下面五个例子说明被动引用。

(1)代码：

package com.zzj.classloader;public class LoadTest {public static void main(String[] args) {System.out.println(Son.value);}}class Father {public static String value = "Father";static {System.out.println("Father init!");}}class Son extends Father {static {System.out.println("Son init!");}}

输出：

Father init!Father

结果并没有输出"Son init!"，只输出了"Father init!"。这说明通过子类去引用父类的静态字段，不会触发子类的初始化，而会触发父类的初始化。至于是否会触发子类初始化之前（加载、验证）的动作，则视虚拟机的具体实现而定。

(2)代码：

package com.zzj.classloader;public class LoadTest {public static void main(String[] args) {A[] a = new A[1];System.out.println(a.length);}}class A{static{System.out.println("A init!");}}

结果没有输出“A init!”！也就是说没有触发类A的初始化。但是这段代码触发了另一个名为“[Lcom.zzj.classloader.A”类的初始化。这是一个由虚拟机自动生成并且继承自Object的子类，创建动作由指令newarray触发。

(3)代码：

package com.zzj.classloader;public class LoadTest {public static void main(String[] args) {System.out.println(A.value);}}class A{public static final String value = "A";static{System.out.println("A init!");}}

结果没有输出“A init!”！也就是说没有触发类A的初始化。这是因为类A的常量value在编译阶段就已经放入了类LoadTest的常量池，编译完成后，类LoadTest和类A已经没有任何关系了。

(4)代码：

package com.zzj.classloader;public class LoadTest {public static void main(String[] args) {Class<?> clazz = A.class;System.out.println(clazz.getName());}}class A {static {System.out.println("A init!");}}

结果没有输出“A init!”！也就是说没有触发类A的初始化。但是显然触发了类A的加载，否则无法得到类A的Class对象。

(5)代码：

package com.zzj.classloader;public class LoadTest {public static void main(String[] args) throws Exception {Object object = new Object();boolean b = object instanceof B;System.out.println("test:" + b);}}class B {static {System.out.println("B init!");}}

结果没有输出“B init!”！也就是说没有触发类B的初始化。这说明类型推断不会触发类的初始化，但会触发类的加载，否则无法判断对象是否属于该类型。另外强制转换也与类型推断同理：

Object object = new Object();B b = (B) object;

类初始化是类加载过程的最后一步。到了类初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码。

类加载器

虚拟机设计团队把类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流”这个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块被称为“类加载器”。

由来

类加载器可以说是Java语言的一项创新，也是Java语言流行的重要原因之一，它最初是为了满足Java Applet的需求而被开发出来的。如今Java Applet已基本绝迹，但类加载器却在类层次划分、OSGI、热部署、代码加密等领域大放异彩，成为Java技术体系中一块重要的基石，可谓失之桑榆，收之东隅。

分类

Java内置了三个类加载器：

•引导类加载器（bootstrap class loader）：它用来加载 Java 的核心库，对应目录为$JAVA_HOME\jdk\jre\lib。该类加载器是用原生代码来实现的，不是由Java代码实现。 
•扩展类加载器（extensions class loader）：它用来加载 Java 的扩展库。Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录（JAVA_HOME\jdk\jre\lib\ext）。该类加载器在此目录里面查找并加载Java 类。 
•系统类加载器（system class loader）：它根据 Java 应用的类路径（CLASSPATH）来加载 Java 类。一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。

每一个类加载器都对应一个类路径，每一个类加载器都只会加载自己所对应的类路径下的Java类。

除了引导类加载器之外，所有的类加载器都有一个父类加载器。通过给出的 getParent()方法可以得到。对于系统类加载器来说，其父类加载器是扩展类加载器，而扩展类加载器的父类加载器是引导类加载器；对于开发人员编写的类加载器来说，其父类加载器是加载此【类加载器 Java 类】的类加载器。因为类加载器 Java类如同其它的 Java 类一样，也是要由类加载器来加载的。一般来说，开发人员编写的类加载器的父类加载器是系统类加载器。类加载器通过这种方式组织起来，形成树状结构。树的根节点就是引导类加载器。

需要注意的是，类加载器的这种继承关系并不是Java语法上的继承关系！语法上的继承关系如下（jdk1.6）：

ExtClassLoader和AppClassLoader都是sun.misc.Launcher类的内部类，Launcher类位于Java核心库rt.jar中。

引导类加载器不是由Java语言编写的，因此不在此继承体系内。