概述
类加载器子系统负责加载class文件到JVM中，类加载过程分为三部分，分别是加载阶段、链接阶段、初始化阶段，如下图所示：
加载阶段
1.通过一个类的全限定名获取这个类的二进制字节流。
2.将二进制字节流所代表的静态存储结构转化为方法区(JDK7及以前称之为永久代，之后称之为元空间，都是方法区具体的实现，现在泛称为方法区)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，作为在方法区中这个类的各种数据的访问入口。
链接阶段
验证
确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求，保证加载类的正确性，不会危害虚拟机自身安全。
主要包括四种验证：文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证。
准备
为类变量分配内存并且设置改类变量的默认初始值，即零值。
public class Test {
// 准备阶段 a = 0
// 初始化阶段 a = 1
private int a = 1;
}
整形变量默认值为 0
浮点型变量默认值为 0.0
引用类型变量默认值为 null
char类型变量默认值为 \u0000
boolean类型变量默认值为 false
......
这里不包含用final修饰的static变量，因为final在编译的时候就会分配，准备阶段会显示初始化，
这里不会为实例变量分配初始化，类变量会分配在方法区中，而实例变量随着对象一起分配到Java堆中。
解析
将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程，符号引用就是一组符号来描述所引用的目标，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。
事实上，解析操作一般在JVM完成初始化之后再执行
初始化阶段
①初始化阶段就是执行类的构造器方法 <clinit>() 的过程，此方法不需要定义，是javac编译器自动收集类中的所有类静态变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来。
public class Test {
public int b = 3;
static{
a = 2;
}
public static int a = 1;
public static void main(String[] args) {
System.out.println(a); // a = 1
}
}
上面的代码通过反编译查看 <clinit>() 方法的字节码能够看出先给变量a赋值为2，再给变量a赋值为1，变量b没有任何赋值操作，由此可以推断 <clinit>() 方法中的指令由上到下顺序执行，并且a在链接阶段的准备过程中已经默认被初始化为0了。
②<clinit>() 不同于类的构造器(构造器是虚拟机视角下的<init>())。
public class Test{
public int a = 1;
public static void main(String[] args) {
int b = 2;
}
}
上面的代码通过反编译能够看到并没有 <clinit>() 方法 ，由此可以看出 <clinit>() 只针对静态变量和静态代码块。
③若类具有父类，JVM会保证子类的 <clinit>() 执行前，父类的 <clinit>() 已经执行完毕
public class Test{
static class Father{
public static int A = 1;
static {
A = 2;
}
}
static class Son extends Father{
public static int B = A;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Son.B);
}
}
上面的代码通过反编译可以看到，先引用A的值，然后赋值给B，A在父类Father中已经加载过了。
④虚拟机必须保证一个类的 <clinit>() 方法在多线程下被同步加锁
public class Test{
public static void main(String[] args) {
Runnable r = ()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始");
DeadThread dead = new DeadThread();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"结束");
};
Thread t1 = new Thread(r,"线程1");
Thread t2 = new Thread(r,"线程2");
t1.start();
t2.start();
}
}
class DeadThread{
static{
if(true){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"初始化当前类");
while (true){
}
}
}
}
执行结果：
线程1开始
线程2开始
线程2初始化当前类
根据执行结果可以看出，<clinit>() 方法在多线程下只会被执行一次。
类加载器的分类
JVM支持两种类型的类加载器，分别是：
引导类加载器(Bootstrap ClassLoader)
自定义类加载器(User-Defined ClassLoader)
从概念上来讲，自定义类加载器一般指的是程序中由开发人员自定义的一类类加载器，但是Java虚拟机规范却没有这么定义，而是将所有派生于抽象类ClassLoader的类加载器都划分为自定义类加载器。
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader());
// sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent();
System.out.println(classLoader);
// sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1b6d3586
ClassLoader parent = classLoader.getParent();
System.out.println(parent);
// null
ClassLoader classLoader1 = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
System.out.println(classLoader1);
// sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
System.out.println(String.class.getClassLoader());
// null
}
}
引导类加载器(Bootstrap ClassLoader)
①这个类使用C/C++语言实现，嵌套在JVM内部
②它用来加载Java的核心库(JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、resources.jar或sun.boot.class.path路径下的内容)，用于提供JVM自身需要的类
③并不继承自java.lang.ClassLoader，没有父加载器
④加载扩展类和应用程序类加载器，并指定为他们的父类加载器
⑤处于安全考虑，Bootstrap启动类加载器只加载名为java、javax、sun等开头的类
扩展类加载器(Extension ClassLoader)
①Java语言编写，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现
②派生于ClassLoader类
③父类加载器为启动类加载器
④从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或从JDK的安装目录的jre/lib/ext子目录(扩展目录)下加载类库，如果用户创建的JAR放在此目录下，也会自动由扩展类加载器加载
应用程序类加载器(系统类加载器，AppClassLoader)
①Java语言编写，由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现
②派生于ClassLoader类
③父类加载器为扩展类加载器
④它负责加载环境变量classpath或系统属性java.class.path指定路径下的类库
⑤改类加载是程序中默认的类加载器，一般来说，Java应用的类都是由它来完成加载
⑥通过ClassLoader.getSystemClassLoader()方法可以获取到改类加载器对象
用户自定义类加载器
在Java的日常应用程序开发中，类的加载几乎是由上述3种类加载器相互配合执行的，在必要时，我们还可以自定义类加载器，来制定类的加载方式
为什么要自定义类加载器？
①隔离加载类
②修改类加载的方式
③扩展加载源
④防止源码泄露
自定义类加载器的步骤
①继承抽象类java.lang.ClassLoader
②JDK1.2之前，继承ClassLoader并重写loadClass()方法，从而实现自定义类的加载，JDK1.2之后，不再建议用户覆盖loadClass()方法，而是建议把自定义的类加载逻辑写在findClass()方法中
③在编写自定义类加载器时，如果没有太过于复杂的需求，可以直接继承URLClassLoader类，可以避免编写findClass()方法及其获取字节码流的方式，使自定义加载器编写更加简洁
public class CustomClassLoader extends ClassLoader{
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
try {
byte[] classFromCustomPath = getClassFromCustomPath(name);
if(classFromCustomPath==null){
throw new FileNotFoundException();
}else{
return defineClass(name,classFromCustomPath,0,classFromCustomPath.length);
}
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
throw new ClassNotFoundException(name);
}
private byte[] getClassFromCustomPath(String name){
return null;
}
在JVM中，表示两个class对象是否为同一个类存在两个必要条件
①类的完成类名必须一致，包括报名
②记载这个类的ClassLoader(指ClassLoader实例对象)必须相同
换句话说，在JVM中，即使这两个类对象(class对象)来源于同一个class文件，被同一个虚拟机所加载，但只要加载他们的Classloader实例对象不同，那么这两个类的对象也是不相等的。
对类加载器的引用
JVM必须直到一个类型是由引导类加载器加载还是由用户类加载器加载，如果一个类型是由用户类加载器加载的，那么JVM会将这个类加载器的一个引用作为类型信息的一部分保存在方法去中，当解析一个类型导另一个类型的引用的时候，JVM需要保证这两个类型的类加载器是相同的。
类的主动使用与被动使用
主动使用
①创建类的实例
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
⑤初始化一个类的子类
⑥Java虚拟机启动时被标明为启动类的类
⑦JDK7开始提供的动态语言支持：
java.lang.invoke.MethodHandle实例的解析结果
REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic句柄对应的类没有初始化，则初始化
被动使用
除了以上七种情况，其他使用Java类的方式都被看作是对类的被动使用，都不会导致类的初始化。
