【03】Java虚拟机是如何加载Java类的

从class文件到内存中的类，按先后顺序需要经过加载、链接以及初始化三个步骤

一、加载

加载就是查找字节流，并且据此创建类的过程。

除了启动类加载器（所有类加载器的祖师爷，由C++实现，没有对应的Java对象）之外，其他的类加载器都是 java.lang.ClassLoader 的子类。这些类加载器需要先由另一个类加载器，比如说启动类加载器加载至JVM中，才能进行类加载。

双亲委派模型：每当一个类加载器接收到加载请求时，它会先将请求转发给父类加载器，在父类加载器没有找到所请求的类的情况下，该类加载器才会尝试去加载。

Java9之前：
启动类加载器 ：加载最基础和最重要的类（JRE的lib目录下jar包中的类）。
扩展类加载器 ：其父类加载器是启动类加载器，负责加载相对次要，但通用的类（JRE的lib/ext目录下jar包中的类）。
应用类加载器：其父类加载器是扩展类加载器，负责加载应用程序路径下的类（这里的应用程序路径，是指虚拟机参数 -cp/-classpath、系统变量Java.class.path或环境变量CLASSPATH所指定的路径）默认情况下，应用程序中包含的类便是由应用类加载器加载的。

Java9之后：引入模块系统
扩展类加载器 rename为 平台类加载器

除了由 Java 核心类库提供的类加载器外，我们还可以加入自定义的类加载器，实现特殊的加载方式，eg 可以对class文件进行加密，加载时再利用自定义的类加载器对其解密。

在JVM中，类的唯一性是由类加载器实例以及类的全名一同确认。即使是同一串字节类，经由不同类加载器加载，也会得到两个不同的类。

二、链接

链接，是指将创建成的类合并至JVM中，使之能够执行的过程，分为三个如下阶段

注意：在class文件被加载至JVM之前，该类无法知道其他类及方法、字段对应的具体地址，甚至不知道自己方法、字段的地址，因此，每当需要引用这些成员时，Java编译器会生成一个符号引用（java编译器会暂时使用符号引用表表示目标方法），在运行阶段，该符号引用一般能无歧义的定位到具体目标，解析的目的就是将这些符号引用解析成为实际引用。
当然，这些符号引用有可能指向一个未被加载的类或类的字段，那么解析也将触发这个类的加载（但未必触发这个类的链接及初始化）

1.非接口符号引用

假定该符号引用指向C类

2.接口符号引用

假定该符号引用指向接口I

经过上述解析步骤后，符号引用会被解析成实际引用。
对于静态绑定的方法调用而言，实际引用是一个指向方法的指针；对于动态绑定的方法调用而言，实际引用是一个方法表的索引

三、初始化

只有当初始化完成以后，类才正式成为可执行的状态。

JVM进行类的初始化之前，先简单了解下Java编译器都做了什么工作。
对于Java中初始化，静态字段的初始化有点特殊，
两种方式初始化一个静态字段，
（1）声明时直接赋值（若直接赋值的静态字段被final所修饰，且它的类型是基本类型或字符串时，该字段便会被编译器标记成常量，其初始化直接由JVM完成）
（2）在静态代码块中对其赋值。

所以除了对于常量是直接由JVM完成，其余的初始化（直接赋值操作及所有静态代码块中的代码），会被Java编译器置于同一个方法中，并把它命名为***< clinit >***。

总结为一句话就是，类加载的最后一步初始化，便是为标记为常量 的字段赋值以及执行***< clinit >***方法的过程。

类的初始化仅会被执行一次，这个特性被用来实现单例的延迟初始化。如下demo

public class Singleton {private Singleton() {}private static class LazyHolder {static final Singleton INSTANCE = new Singleton();}public static Singleton getInstance() {return LazyHolder.INSTANCE;}
}

这段代码是著名的单例延迟初始化例子，只有当调用Singleton.getInstance 时，程序才会访问LazyHolder.INSTANCE，才会触发对 LazyHolder 的初始化（对应下图第 4 种情况），继而新建一个 Singleton 的实例

个人思考

public class Singleton {private Singleton() {}private static class LazyHolder {static final Singleton INSTANCE = new Singleton();static {System.out.println("LazyHolder.<clinit>");}}public static Object getInstance(boolean flag) {if (flag) return new LazyHolder[2];return LazyHolder.INSTANCE;}public static void main(String[] args) {getInstance(true);System.out.println("----");getInstance(false);}
}

1.新建数据（10行）会导致LazyHolder的加在吗？会初始化吗？
2.新建数组会导致LazyHolder的链接吗？
答案：
1.虚拟机必须知道（加载）有这个类，才能创建这个类的数组（容器），但是这个类并没有被使用到（没有达到初始化的条件），所以不会初始化。所以新建数组会加载元素类LazyHolder；不会初始化元素类
2.新建数组的时候并不是要使用这个类（只是定义了放这个类的容器），所以不会被链接，调用getInstance(false)的时候约等于告诉虚拟机，我要使用这个类了，你把这个类造好（链接），然后把static修饰的字符赋予变量（初始化）。