Java 虛擬機中的類加載即從 class 文件到內存中的類，按先后順序需要經過加載、鏈接以及初始化三大步驟。

虛擬機的加載對象是什么？

上文中說過Java中有兩種類型：基本類型和引用類型，而基本類型是由虛擬機預先定義好的，引用類型中的泛型參數又會在編譯過程中被擦除，所以加載的對象就剩下類、接口和數組類。

在類、接口和數組類中，數組類是由 Java 虛擬機直接生成的，其他兩種則有對應的字節流。無論是直接生成的數組類，還是加載的類，Java 虛擬機都需要對其進行鏈接和初始化。接下來，就詳細介紹一下每個步驟具體都在干些什么。

虛擬機的加載流程是什么？

1.加載

是指查找字節流，并且據此創建類的過程。上面提過數組類是由Java虛擬機直接生成的，所以加載過程針對的是生成字節流的類與接口。如何找到這些字節流，則需要虛擬機借助類加載器。

啟動類加載器是由 C++ 實現的，沒有對應的 Java 對象，因此在 Java 中只能用 null 來指代。在 Java 9 之前，啟動類加載器負責加載最為基礎、最為重要的類，比如存放在 JRE 的 lib 目錄下 jar 包中的類（以及由虛擬機參數 -Xbootclasspath 指定的類）。除了啟動類加載器之外，另外兩個重要的類加載器是擴展類加載器（extension class loader）和應用類加載器（application class loader），均由 Java 核心類庫提供。故除了啟動類加載器之外，其他的類加載器都是java.lang.ClassLoader 的子類，因此有對應的 Java 對象。

擴展類加載器的父類加載器是啟動類加載器。它負責加載相對次要、但又通用的類，比如存放在 JRE 的 lib/ext 目錄下 jar 包中的類（以及由系統變量 java.ext.dirs 指定的類）。

應用類加載器的父類加載器則是擴展類加載器。它負責加載應用程序路徑下的類。（這里的應用程序路徑，便是指虛擬機參數 -cp/-classpath、系統變量 java.class.path 或環境變量 CLASSPATH 所指定的路徑。）默認情況下，應用程序中包含的類便是由應用類加載器加載的。

Java 9 引入了模塊系統，并且略微更改了上述的類加載器1。擴展類加載器被改名為平臺類加載器（platform class loader）。Java SE 中除了少數幾個關鍵模塊，比如說 java.base 是由啟動類加載器加載之外，其他的模塊均由平臺類加載器所加載。當然還可以自定義類加載器哦。

除了加載功能之外，類加載器還提供了命名空間的作用，在 Java 虛擬機中，類的唯一性是由類加載器實例以及類的全名一同確定的。即便是同一串字節流，經由不同的類加載器加載，也會得到兩個不同的類。在大型應用中，我們往往借助這一特性，來運行同一個類的不同版本。

2.鏈接

是指將創建成的類合并至 Java 虛擬機中，使之能夠執行的過程。它可分為驗證、準備以及解析三個階段。

• 驗證階段：確保被加載類能夠滿足 Java 虛擬機的約束條件。

• 準備階段：為被加載類的靜態字段分配內存，構造其他跟類層次相關的數據結構。

• 解析階段：將符號引用解析成為實際引用（Java 虛擬機規范并沒有要求在鏈接過程中完成解析。它僅規定了：如果某些字節碼使用了符號引用，那么在執行這些字節碼之前，需要完成對這些符號引用的解析）。

符號引用則是在 class 文件被加載至 Java 虛擬機之前，類無法知道其他類及其方法、字段所對應的具體地址，甚至不知道自己方法、字段的地址。每當需要引用這些成員時，Java 編譯器會生成一個符號引用。在運行階段，這個符號引用一般都能夠無歧義地定位到具體目標上。

3.初始化

初始化即給常量賦值以及執行 < clinit > 方法的過程，完成之后，類才正式成為可執行的狀態。

類初始化觸發條件

• 當虛擬機啟動時，初始化用戶指定的主類；

• 當遇到用以新建目標類實例的 new 指令時，初始化 new 指令的目標類；

• 當遇到調用靜態方法的指令時，初始化該靜態方法所在的類；

• 當遇到訪問靜態字段的指令時，初始化該靜態字段所在的類；

• 子類的初始化會觸發父類的初始化；

• 如果一個接口定義了 default 方法，那么直接實現或者間接實現該接口的類的初始化，會觸發該接口的初始化；

• 使用反射 API 對某個類進行反射調用時，初始化這個類；

• 當初次調用 MethodHandle 實例時，初始化該 MethodHandle 指向的方法所在的類。

總結

虛擬機加載Java類是Java 虛擬機將字節流轉化為 Java 類的過程。這個過程可分為加載、鏈接以及初始化三大步驟。

• 加載：是指查找字節流，并且據此創建類的過程。加載需要借助類加載器，在 Java 虛擬機中，類加載器使用了雙親委派模型，即接收到加載請求時，會先將請求轉發給父類加載器。

• 鏈接：是指將創建成的類合并至 Java 虛擬機中，使之能夠執行的過程。鏈接還分驗證、準備和解析三個階段。其中，解析階段為非必須的。

• 初始化：是為標記為常量值的字段賦值，以及執行 < clinit > 方法的過程。類的初始化僅會被執行一次，這個特性被用來實現單例的延遲初始化。