Java中类的加载机制
去年面试口碑时，遇到过这样一个问题，Java中类的加载机制？长期Android开发，把最基础的Java都忘记了......意识到这点，我就在网上查找相关知识回顾学习，如今开始整理之前的笔记，现把它分享出来，留作记录！
声明：首先感谢以下原文作者，博文内容根据下述链接进行的摘录和总结，详情还请移步原文！若涉及到侵权还请留言告知，会第一时间处理！
(1) https://www.cnblogs.com/ityouknow/p/5603287.html
(2) http://www.importnew.com/18548.html
(3) https://blog.csdn.net/javazejian/article/details/73413292
一、Java中类的加载机制：
类的加载，就是将类的.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Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构。
1、类加载的过程：
Loading:“类加载”过程的一个阶段。查找并加载类的二进制数据。在加载阶段需要完成以下三件事情
（1）通过一个类的全限定名来获取其定义的二进制流。
（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Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为对方法区中这些数据的访问入口。
Verification:确保被加载类的正确性。包括四个验证阶段：文件格式、元数据、字节码、符号引用。
Preparation:为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值
（例：static int a = 10; 此处仅将其初始化为0，而10将会在Initialization阶段赋值），final static 修饰的引用类型也是如此，此时仅赋值默认值NULL。
但是针对静态常量[或String类型的final ]static final int a = 5;则是在此阶段就赋值为5。(在类的常量池中)
Resolution:把类中的符号引用转换为直接引用。（直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄）
Initialization:JVM负责对类进行初始化，主要对类变量进行初始化。
（1）声明类变量为程序指定的初始值。
（2）使用静态代码块为类变量指定初始值。
1 public static void main(String[] args) { 2 Test t = new Test(); 3 4 } 5 6 static class Test{ 7 // int i = 100; 8 9 { 10 i = 1; //正常编译通过 11 // System.out.println("{} i：" + i); //编译出错，提示“非法向前引用” 12 printI(); //执行结果正常 13 } 14 15 16 Test(){ 17 System.out.println("构造函数-----i：" + i); 18 } 19 20 public void printI(){ 21 System.out.println("在代码块中执行实例方法-----i：" + i); 22 } 23 24 int i = 100; 25 26 }
运行结果：
在代码块中执行实例方法-----i：1
构造函数-----i：100
若将，第24行放至在第7行的位置，则第11行会编译通过的。初步理解这个非法向前引用和代码定义的顺序有关？
哪位大牛知道具体原因可留言告知，谢谢.
使用和卸载：初始化之后类的对象就可以正常使用了，直到一个对象不再使用之后，将被垃圾回收。释放空间。当没有任何引用指向Class对象时就会被卸载，结束类的生命周期。
2、引起类初始化的情况：
《1》只有当对类的"主动使用"时才会导致类的初始化。类的主动使用包括以下六种：
（1）创建类的实例，也就是new的方式
（2） 访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值
（3） 调用类的静态方法
（4） 反射（如Class.forName(“com.shengsiyuan.Test”)）
（5） 初始化某个类的子类，则其父类也会被初始化
（6） Java虚拟机启动时被标明为启动类的类（Java Test），直接使用java.exe命令来运行某个主类。
《2》反例：一个被动引用的例子
1）父类SuperClass中声明了一个静态的变量value，存在静态块static{输出语句}
2）子类SubClass继承SuperClass.并有自己的静态块static{输出语句}
3）在main(String []args)中调用SubClass.value,观察效果：
发现仅输出了父类SuperClass中的语句，因此可知子类并未初始化。
3、JVM将在以下几种情况下结束生命周期：
（1）执行了System.exit()
（2）程序正常执行结束
（3）程序执行过程中遇到异常或错误导致异常终止
（4）由于操作系统给出现错误而导致JVM终止。
4、JVM中提供了三种类加载器：
（1）BootstrapClassLoader:启动类加载器
加载的是JVM自身需要的类，这个类加载使用C++语言实现的，是虚拟机自身的一部分，它负责将 <JAVA_HOME>/lib路径下的核心类库或-Xbootclasspath参数指定的路径下的jar包加载到内存中。
（2）ExtClassLoader:
拓展类加载器，Sun公司(已被Oracle收购)实现的sun.misc.Launcher$ExtClassLoader类，由Java语言实现的，是Launcher的静态内部类，它负责加载<JAVA_HOME>/lib/ext目录下或者由系统变量-Djava.ext.dir指定位路径中的类库，开发者可以直接使用标准扩展类加载器。
（3）AppClassLoader:应用类加载器
Sun公司实现的sun.misc.Launcher$AppClassLoader。它负责加载系统类路径java -classpath或-D java.class.path 指定路径下的类库，也就是我们经常用到的classpath路径，开发者可以直接使用系统类加载器，一般情况下该类加载是程序中默认的类加载器，通过ClassLoader#getSystemClassLoader()方法可以获取到该类加载器。
注意：这是Java中的类加载器，关于Android中的类加载器有所区别，后续在热修复章节会介绍。上述对应的是JDK中相关源码，而非Android中修改后的源码，类名相同但实现并不相同，切记！
5、双亲委派模式：
Java虚拟机对class文件采用的是按需加载的方式，加载某个类的class文件时，Java虚拟机采用的是双亲委派模式。
双亲委派模式要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器，请注意双亲委派模式中的父子关系并非通常所说的类继承关系，而是采用组合关系来复用父类加载器的相关代码。如下图，图片来源https://blog.csdn.net/javazejian/article/details/73413292
（1）优势：
a、避免类的重复加载.
b、java核心api中定义类型不会被随意替换，假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类，通过双亲委托模式传递到启动类加载器，而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer，而直接返回已加载过的Integer.class，这样便可以防止核心API库被随意篡改。
（2）常见问题：由上可知，若修改原生的String类，则无法实现！[也是一次面试题]
二、class文件的加载包含以下两种加载方式：
1、显示加载：在代码中通过调用ClassLoader加载class对象，如Class.forName(...)或getClass().getClassLoader().loadClass()加载对象。
2、隐式加载：不直接在代码中调用ClassLoader的方法加载class对象，而是通过虚拟机自动加载到内存中，如在加载某个类的class文件时，该类的class文件中引用了另外一个类的对象，此时额外引用的类将通过JVM自动加载到内存中。
通常在开发中，这两种是混合使用的。
【
Class.forName(...)：将类的.class文件加载到JVM中，还会对类进行解释，执行类的static块。不过，forName有其他重载函数可以控制是否加载static块，具体请参看源码。
ClassLoader.loadClass()：只将.class文件加载到JVM中，不会执行static块，只有在newInstance时才会执行static块。
】
三、自定义类加载器，应用场景：
1、当class文件不在ClassPath路径下，默认系统类加载器无法找到该class文件，在这种情况下我们需要实现一个自定义的ClassLoader来加载特定路径下的class文件生成class对象。
2、当一个class文件是通过网络传输并且可能会进行相应的加密操作时，需要先对class文件进行相应的解密后再加载到JVM内存中，这种情况下也需要编写自定义的ClassLoader并实现相应的逻辑。
3、当需要实现热部署功能时(一个class文件通过不同的类加载器产生不同class对象从而实现热部署功能)，需要实现自定义ClassLoader的逻辑。
注意：同一个类加载器的实例和同一个class文件只能被加载一次。多次加载则报错，因此我们实现的热部署必须让同一个class文件可以根据不同的类加载器重复加载，以实现所谓的热部署。
几个常见方法的含义：
loadClass(String name)：加载指定名称的二进制类型，JDK1.2以后不推荐重写该方法。先从缓存查找该类对象，若存在则直接返回；如果不存在则交给该类的父 加载器去加载，倘若没有父 加载则交给顶级启动类加载器去加载，最后倘若仍没有找到，则使用findClass()方法去加载。
findClass(String name)：绕过检测，与defineClass()配合使用。自定义的类加载器通过重写该方法实现热部署。---重写该方法使得自定义类也遵循双亲委派原则。
defineClass(byte[] b, int off, int len)：将byte字节流解析成JVM能识别的Class对象(ClassLoader中已实现该方法逻辑)。因此，一般在自定义类加载器中在重写findClass()的方法中将加载类的字节码转换成流后 会直接调用该方法生成类的Class对象。
resolveClass(Class<?> c)：类的连接阶段。
四、其他：JVM.
1、方法区：JVM线程间的共享存储区。
2、类和数组创建在堆区。
3、Java栈，又叫栈帧，用于存储局部变量和不同阶段方法调用的临时结果。每一次方法调用都会创建一个栈帧。
结合了几篇博客，进行了总结，很多都是摘录原博客，加上自己的理解，若存在任何问题，可留言告知！
