JVM（一）----- 类加载过程
一、什么是类加载（Class Loading）？
在 Java 程序运行时，类（.class 文件）并不是一次性全部加载进 JVM 的，而是 按需动态加载 的。这个过程由 类加载器（ClassLoader） 完成（我们应该知道类加载器的结构，是各自完成自己负责的类的加载任务），它的任务是：
把类的字节码文件加载到 JVM 内存中，并在方法区（元空间）中创建对应的类元数据结构。
二、类加载的七个阶段（从加载到使用）
JVM 规范定义了类的完整生命周期：
加载（Loading）
→ 连接（Linking）
├ 验证（Verification）
├ 准备（Preparation）
└ 解析（Resolution）
→ 初始化（Initialization）
→ 使用（Using）
→ 卸载（Unloading）
我们主要分析前四步，因为 它们决定类是如何进入内存、被准备好使用的。
① 加载（Loading）
目标：
-
通过类的全限定名（如
java.lang.String）获取其字节码文件； -
将字节码读入内存；
-
在 元空间（Metaspace） 中为该类生成对应的 类元数据结构（Class对象的内部描述）；
-
生成一个
java.lang.Class实例（代表该类的“镜像”）。
加载的来源可能是：
-
本地文件系统（
.class或.jar） -
网络（如 Web Start）
-
动态生成（如反射、动态代理、ASM 字节码）
类加载器（ClassLoader）机制：
-
启动类加载器（BootstrapClassLoader）：加载 JDK 核心类库（
rt.jar/java.base）。 -
扩展类加载器（ExtClassLoader）：加载
jre/lib/ext目录下的类。 -
应用类加载器（AppClassLoader）：加载
classpath下的应用类。 -
自定义类加载器：由开发者自定义加载路径或加密逻辑。
双亲委派模型：
加载请求会先向上委派，父加载器若无法加载，才由子加载器尝试，防止核心类被篡改。
此时开始涉及元空间（Metaspace）！
类加载器加载类的字节码文件的过程中，将这个类的相关信息放入元空间
-
类的元数据（字段表、方法表、常量池等）被加载到 元空间（方法区实现）；
-
但类的静态变量等数据还未初始化。（在准备阶段赋值）
② 连接（Linking）
连接阶段将类加载后的字节码转为可执行的 JVM 运行时结构。
（1）验证（Verification）（先保证安全）
确保字节码合法、安全、不破坏 JVM。
-
格式验证：魔数、版本号是否正确；
-
元数据验证：父类存在吗？接口合法吗？
-
字节码验证：方法体的控制流、操作数栈是否合法；
-
符号引用验证：常量池中的引用类型正确。
如果验证失败，会抛出 VerifyError。
（2）准备（Preparation）
为类的 静态变量分配内存并设为默认值（不执行赋值语句）
这些静态变量存放在 Java 堆（Heap） 或 元空间的静态区域中（取决于实现），
但变量的“定义信息”仍在元空间。
（3）解析（Resolution）
把常量池中的 符号引用转换为 直接引用（真正与虚拟机内存关联起来）。
③ 初始化（Initialization）
真正执行类的 <clinit>() 方法（类初始化块 + 静态变量初始化）。
前面准备的时候为静态变量赋默认值，但是现在就是真正执行java代码了：
public static int a = 10;
static {a = 20;
}
这个阶段执行的就是：
-
静态变量赋值语句；
-
static {}静态代码块； -
初始化顺序：父类先于子类。
只有初始化阶段才真正执行 Java 代码（前面阶段都不执行代码）。
④ 使用（Using）
类初始化完成后，就可以：
-
创建实例；
-
调用静态方法；
-
访问静态变量；
-
进行反射操作；
-
被其他类继承。
⑤ 卸载（Unloading）
当：
-
该类对应的
ClassLoader被 GC 回收； -
且没有该类的实例对象存在；
-
且没有该类的
Class对象引用；
则该类的元数据会从 元空间（Metaspace） 中释放。
最后，类的相关信息（类结构、方法表、常量池等）都被存储在元空间中，但是类的对象存储在java堆中。
细节如下：
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加载阶段 将类的元数据加载进 元空间（Metaspace）；
-
验证-准备-解析；
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初始化阶段 才真正执行静态代码；
-
类的元信息（字段表、方法表等）存放在 Metaspace；
-
之后就可以使用这个类了，创建类的实例，通过实例调用方法，但是要知道类对象在堆中；
-
类的实例对象存放在 Heap；
-
类被卸载时，对应的 元空间内存 也会被释放。