类的加载时机
类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括了：加载、验证、准备、解析、初始化、使用、和卸载七个阶段。
顺序：加载——》验证——》准备——》解析——》初始化——》使用——》卸载
对于初始化阶段，虚拟机规范则是严格规定了有且只有四种情况必须对类进行“初始化”（而加载、验证、准备自然要在此之前开始）：
1）到遇new、getstatic、pubstatic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。
2）使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候。
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。
/**
*通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化.
*/
public class SuperClass {
static {
System.out.println("SuperClass init!");
}
public static int value = 123;
}
public class SubClass extends SuperClass {
static {
System.out.println("SubClass init");
}
}
/**
* 非主动使用字段演示
*/
public class NotInitialization {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(SubClass.value);
}
}
上面这段代码运行之后，只会输出“SuperClass init!”，而不会输出“SubClass init!”。对于静态字段，只有直接定义这个字段的类才会被初始化，因此通过其子类来引用父类中定义的静态字段，只会触发子类的初始化。
/**
* 被动使用类字段2
* 通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化
*/
public class Notinitialization {
public static void main(String[] args) {
SuperClass[] sca = new SuperClass[10];
}
}
/**
* 被动引用 的例子三
* 常量在编译阶段会存入调用类的常量池中，本质上没有直接引用 到定义常量的类，因此不会触发定义常量的类的初始化。
*/
public class ConstClass {
static {
System.out.println("ConstClass init !");
}
public static final String HELLOWORLD = "hello world";
}
public class NotInitialization {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD);
}
}
接口与类真正有所区别的是前面讲述的四种“有且仅有”需要初始化场景中的第3种：当一个类在初始化时，要求其父类全部都已经初始化过了，但是一个接口在初始化时，并不要求其父接口全部都完成了初始化，只有在真正使用到父接口的时候（如引用接口中定义的常量）才会初始化。
类加载的过程
加载
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）将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行数据结构。
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。
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。
不同的虚拟机对类验证的实现可能会有所不同，但大致上都会完成下面四个阶段的检验过程：文件格式验证、元数据验证、字节码验证和符号引用验证。
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，这些内存都将在方法区中进行分配。两点强调一下：首先是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，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在java堆中。其次是这里所说的初始值“通常情况下”是数据类型的零值。例如：public static int value = 123;把value赋值为123的putstatic指令是程序被编译后，存放于类构造器<clinit>方法之中，所以把value赋值为123的动作将在初始化阶段才会被执行。
解析
> 符号引用
符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用 的目标并不一定已经加载 到内存中。
> 直接引用
直接引用是与虚拟机实现的内存布局相关的，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。如果有了直接引用，那引用的目标必定已经在内存中存在。
解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法四类符号引用进行。
初始化
> <clinit>()方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块（static{}块）中的语句合并产生的，编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现 的顺序决定的，表态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量，定义在它之后的变量，在前面的静态语句块中可以赋值，但是不能访问。
> <clinit>()方法与类的构造函数不同（或者说实例构造器<init>()方法）不同，它不需要显式的调用父类的构造器，虚拟机会保证在子类的<clinit>()方法执行之前，父类的<clinit>()方法已经执行完毕。因此在虚拟机中第一个被执行的<clinit>()方法的类肯定是java.lang.Object.
> 由于父类的<clinit>()方法先执行，也就意味着父类中定义的静态语句块要优先于子类的变量赋值操作。下面字段B的值将会是2而不是1.
static class Parent {
public static int A = 1;
static {
A = 2;
}
}
static class Sub extends Parent {
public static int B = A;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Sub.B);
}
> <clinit>()方法对于类或接口来说并不是必须的，如果一个类中没有静态语句块，也没有对变量的赋值操作，那么编译器可以不为这个类生成<clinit>()方法。
> 接口中不能使用静态语句块，但仍然有变量初始化的赋值操作，因此接口与类一样都会生成<clinit>()方法。但接口与类不同的是，执行接口中的<clinit>()方法不需要先执行父接口的<clinit>()方法。只有当父接口中定义的变量被使用时，父接口才会被初始化。另外，接口的实现类在初始化时也一样不会执行接口的<clinit>方法。
> 虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确地加锁和同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只会有一个线程去执行这个类的<clinit>()方法，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行<clinit>()方法完毕。如果在一个类的<clinit>()方法中有耗时很长的操作，那就可能造成多个进程阻塞，在实际应用中这种阻塞往往是很隐蔽的。
类加载器
类与类加载器
对于任意一个类，都需要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。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之下才有意义，否则，即使这两个类是来源于同一个Class文件，只要加载它们的类加载器不同，那这两个类就必定不相等。下面代码演示不同的类加载器对instanceof关键字运算结果的影响。
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) throws Exception{
ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {
@Override
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
try {
String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";
InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
if (is == null) {
return super.loadClass(name);
}
byte[] b = new byte[is.available()];
is.read(b);
return defineClass(name, b, 0, b.length);
} catch (IOException e) {
throw new ClassNotFoundException(name);
}
}
};
Object obj = myLoader.loadClass("org.fenixsoft.classloading.ClassLoaderTest").newInstance();
System.out.println(obj.getClass());
System.out.println(obj instanceof org.fenixsoft.classloading.ClassLoaderTest);
}
}
运行结果：
class org.fenixsoft.classloading.ClassLoaderTest
false
双亲委派模型
站在java虚拟机的角度讲，只存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器，这个类加载器使用C++语言实现，是虚拟机自身的一部分；另外一种就是所有其他的类加载器，这些类加载器都由java语言实现，独立于虚拟机外部，并且全部都继承自抽象类java.lang.ClassLoader。
绝大部分java程序都会使用到以下三种系统提供的类加载器：
> 启动类加载器
> 扩展类加载器
> 应用程序类加载器
双亲委派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该有自己的父类加载器。这里类加载器之间的父子关系一般不会以继承的关系来实现，而是都使用组合关系来复用父类加载器的代码。
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，只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求（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加载。
使用双亲委派模型来组织类加载器之间的关系，有一个显而易见的好处就是java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。
/**
* 双亲委派模型的实现
*/
protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
Class c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
try {
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, flase);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
}
if (c == null) {
c = findClass(name);
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
破坏双亲委派模型
双亲委派模型很好地解决了各个类加载器的基础类的统一问题（越基础的类由越上层的加载器进行加载），基础类之所以被称为基础，是因为它们总是作为被用户代码调用的API，但世事往往没有绝对的完美，如果基础类又要调用回用户的代码，那该怎么办了？
一个典型的例子就是JNDI服务，它的代码由启动类加载器去加载。
为了解决这个困境，java设计团队只好引入了一个不太优雅的设计，线程上下文类加载器（Tread Context ClassLoader），这个类加载器可以通过java.lang.Tread类的setContextClassLoader()方法进行设置，如果创建线程时还未设置，它将会从父线程中继承一个；如果在应用程序的全局范围内都没有设置过，那么这个类加载器默认就是应用程序类加载器。
