类加载的过程

加载

加载是类加载的一个阶段，在该阶段虚拟机需要完成3件事：

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。

验证

验证是链接的第一步，这一阶段是确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并不会危害虚拟机自身的安全。

该阶段主要的工作包括：

1. 文件格式验证
   第一阶段验证字节流是否符合Class文件格式的规范，并且能被当前版本的虚拟机处理。包括是否以魔数0XCAFFBABE开头、主次版本号是否在当前虚拟机处理范围内、常量池中是否有不被支持的常量类型等
2. 元数据验证
   第二阶段是对字节码描述信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合Java语言规范的要求。包括这个类是否有父类、这个类的父类是否继承了不允许被继承的类、如果这个类不是抽象类，是否实现了父类或接口中要求实现的所有方法等。、
3. 字节码验证
   第三阶段主要的目的是通过数据流和控制流分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的。在第二阶段对元数据信息中的数据类型做完校验后，这个阶段将对类的方法进行校验分析，保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的事件。
4. 符号引用验证
   最后一个阶段校验发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候，这个转化动作将在链接的第三阶段——解析阶段中发生。包括符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能够找到对应的类等。

准备

准备阶段是正式为类变量（即静态变量）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。

这时候进行分配的仅包括类变量（被static修饰的变量），而不包括实例变量，实例变量将在对象实例化的时候随着对象一起分配在堆上。

这里所说的初始值通常情况下是数据类型的零值

数据类型	零值	数据类型	零值
int	0	boolean	false
long	0L	float	0.0f
short	(short)0	double	0.0d
char	'\u0000'	reference	null
byte	(byte)0

如果类中有常量字段，那么在编译时Javac会将该字段的值生成ConstantValue属性，在准备阶段虚拟机就会根据ConstantValue的设置将该字段的值赋值为常量值，而非零值。

解析

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换成直接引用的过程。

初始化

类初始化时类加载过程的最后一步，前面的类加载过程中，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与外，其余动作完全由虚拟机主导和控制，到了初始化阶段，才开始真正执行类中定义的Java程序代码。

在准备阶段，变量已经赋过一次系统要求的初始值，而在初始化阶段，则根据程序员通过程序制定的主观计划区初始化类变量和其他资源，或者可以从另一个角度来表达：初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法的过程。

<clinit>()方法是由编译器自动收集类中的所有类变量（static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，静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=语句块可以赋值，但是不能访问。

<clinit()>方法与类的构造函数不同，它不需要显示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优先于子类的变量赋值操作。

<clinit>()方法对于类或接口来说不是必须的如果一个类中没有静态语句块，也没有对静态变量的赋值操作，那么编译器可以不为这个类生成<clinit>()方法。

接口中虽然不能够使用静态语句块，但是仍可以有静态变量的赋值操作（接口中只能有公有的静态属性），因此接口也可以生成<clinit>()方法，但是与类不同的是，执行接口的<clinit>()方法不需要先执行父接口的<clinit>()方法。只有在父接口中定义的变量被使用时，父接口才会初始化。另外，接口的实现类在初始化时也不会执行接口的<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的加锁、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。