Java类加载和初始化
在冯诺依曼定义的计算机模型中，任何程序都需要加载到内存中才能与CPU进行交流。字节码.class文件同样需要加载到内存中，才可以实例化类。
ClassLoader类加载器负责将提前加载.class类文件到内存中，使用双亲委派机制
类加载是一个将.class字节码文件读入内存，并实例化为Class对象且进行相关初始化的过程。
1、类加载的时机
类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，整个生命周期包括以下7个阶段：
加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载
其中验证、准备、解析3个部分统称为连接。 因此生命周期可以简记为：加载、连接（验、准、解）、初始化、使用、卸载（加连初使卸）
类初始化时机：
对于初始化阶段，虚拟机规范严格规定了有且只有5种情况必须对类进行初始化（加载、验证、准备自然需在此之前开始）：
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。生成这四条指令最常见的Java场景是：
1）：使用关键字new实例化对象的时候
2）：读取或设置一个类的静态字段（被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）的时候
3）：调用一个类的静态方法的时候
2、使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，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类
5、当使用JDK1.7的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic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。
对于这5种触发类进行初始化的场景，虚拟机规范中使用了一个很强烈的限定语：“有且只有”，这5种场景中的行为称为对一个类进行主动引用。除此之外，所有引用类的方式都不会
触发初始化，称为被动引用。如：
1）：通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化
2）：通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化
3）：常量（static final 修饰的）在编译阶段会存入调用类的常量池中，因此调用其常量本质上并没有直接引用到定义常量的类，因此不会触发常量的类的初始化
2、类加载的过程
也就是加载、验证、准备、解析、初始化这5个阶段所执行的具体操作
1）：加载
在加载阶段，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的访问入口
简单来说就是：将class文件读入内存，并为之创建一个Class对象
一个非数组类的加载阶段获取类的二进制字节流可以通过系统提供的引导类加载器完成，也可以由用户自定义的类加载器去完成，开发人员可以自定义类加载器重写loadClass()方法
去控制字节流的获取方式。
数组类情况则不同，数组类本身不通过类加载器创建，而是由Java虚拟机直接创建的。但数组类与类加载器仍然有很密切的关系，因为数组类里的元素类型是要靠类加载器去创建。
加载阶段完成之后，虚拟机外部的二进制字节流就按照虚拟机所需的格式存储在方法区之中，方法区中的数据存储格式由虚拟机实现自行定义，虚拟机规范未规定此区域的具体数据
结构。然后在内存中实例化一个java.lang.Class类的对象，（并没有明确规定是在Java堆中，对于HotSpot虚拟机而言，其有点特殊，Class虽是一个对象，但却存放在方法区里面）
，这个对象作为程序访问方法区中的这些类型数据的外部接口。
2）：验证
验证是连接阶段的第一步，这一阶段的目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全
（1）：文件格式验证
（2）：元数据验证
（3）：字节码验证
（4）：符号引用验证
如final是否合规，类型是否正确，静态变量是否合理等
3）：准备
准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。
这个阶段中有两个容易产生混淆的概念需要强调一下：
首先，这时候进行内存分配的仅包括类变量（被static修饰的变量），而不包括实例变量，实例变量会在对象进行初始化时随着对象一起分配在java堆中。
其次，这里所说的初始值通常情况下是数据的零值，即数据字段类型的默认值，而不是实际赋的值。
4）：解析
解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。
符号引用：符号引用包括了三种常量，分别是：类和接口的全限定名，字段的名称和描述符，方法的名称和修饰符
直接引用：直接引用可以是直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄，直接引用的目标一定在内存中存在。
5）：初始化
获取到Class对象初始化锁的线程才能只能初始化，其他线程都要阻塞等待。主要工作：
（1）：给类变量（静态变量）赋定义的值
（2）：执行静态代码块（静态代码块只能访问定义在静态代码块之前的静态变量，定义在静态代码块之后的静态变量，可以赋值，但是不能访问）
总结：
在类加载的准备阶段即为类变量（被static修饰的变量）在方法区分配内存并设置类变量的初始值（类型的默认值），在首次使用时初始化赋予正确值。
静态常量（即用 static final 修饰的变量）是编译时常量，在编译期即把结果放入常量池
3、类加载器
负责将.class文件加载到内存中，并为之生成对应的Class对象。
（虽然我们不需要关心类加载机制，但是了解这个机制我们就能更好的理解程序的运行）
判断类是否“相等”
任意一个类，都由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在 Java 虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都有一个独立的类名称空间。
因此，比较两个类是否“相等”，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，即使这两个类来源于同一个 Class 文件，被同一个虚拟机加载，只要加载它们的类加载器不同，那么这两个类就必定不相等。
这里的“相等”，包括代表类的 Class 对象的 equals() 方法、isInstance() 方法的返回结果，也包括使用 instanceof 关键字做对象所属关系判定等情况。
双亲委派机制
双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器之外，其余的类加载器都应该有自己的父类加载器。这里类加载器的父子关系不是通过继承，而是组合关系来实现。
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的请求，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顶层的启动类加载器中，从上往下依次尝试加载当前类，直到加载成功。
问题：new一个对象的过程？
当虚拟机遇见new关键字的时候，首先判断该类是否已经加载，如果类没有加载，那么先执行类的加载机制，加载完成后再为对象分配空间、初始化等。详细过程如下：
1、加载阶段：
1）首先检查当前类是否被加载，如果没有被加载，执行类的加载机制
2）加载：就是将类的字节码文件，即class文件读入内存，并为之创建一个Class对象
3）验证：校验class文件是否符合虚拟机规范
4）准备：为静态变量、常量赋默认值
5）解析：虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程
6）初始化：给静态变量赋定义的值、执行静态代码块，如果存在父类，先对父类进行初始化
2、创建对象分配内存空间
1）首先为对象在堆中分配大小合适的内存空间
2）接着为实例变量赋默认值
3）设置对象的头信息、对象hash码、GC分代年龄、元数据信息等
4）执行构造器
END.
