概述
拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这就是虚拟机的类加载机制。与那些在编译时需要进行连接工作的语言不同，在Java中，类型的加载、连接和初始化过程都是在程序运行期间完成的，这种策略虽然会令类加载时稍微增加一些性能开销，但是为Java应用程序提供了高度的灵活性。
类加载的时机
其中加载、验证、准备、初始化、卸载这5个阶段的顺序是确定的，类的加载过程必须按照这种顺序按部就班地开始，而解析阶段则不一定：它在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始，这是为了支持Java语言的运行时绑定（也称动态绑定或晚期绑定）。注意这里写的是按部就班地“开始”，而不是“进行”或“完成”，强调这点是因为这些阶段通常是相互交叉地混合式进行的，通常在一个阶段执行的过程中调用、激活另外一个阶段。
主动引用。除此之外所有引用类的方式都不会触发初始化，称为被动引用。下面是几个被动引用的代码示例
public class SuperClass { /** * 被动引用示例一： * 通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类的初始化 */ static{ System.out.println("SuperClass init"); } public static int value = 123; }public class SubClass extends SuperClass { static { System.out.println("SubClass init"); } }public class NotInitialization { public static void main (String[] args){ System.out.println(SubClass.value); } }上述代码运行后只会输出“SuperClass init”,而不会输出“SubClass init"。对于静态字段，只有直接定义这个字段的类才会被初始化，因此通过子类来引用父类的静态字段不会触发子类的初始化。
public class NotInitialization { /** * 被动使用类字段演示二： * 通过数组定义来引用类，不会触发类的初始化 */ public static void main (String[] args){ SuperClass[] sca = new SuperClass[10]; } }这段代码运行后发现没有输出“SuperClass init"，说明没有触发SuperClass的初始化。
public class ConstClass { /** * 被动使用类字段演示三： * 常量在编译阶段会存入调用类的常量池中，本质上没有直接引用到定义常量的类，因此不会触发定义常量的 * 类的初始化 */ static{ System.out.println("ConstClass init"); } public static final String HELLWORLD = "hello world"; }public class NotInitialization { /** * 非主动使用类字段演示 */ public static void main (String[] args){ System.out.println(ConstClass.HELLWORLD); } }上述代码运行后也没有输出“ConstClass init”,这是因为虽然在Java源码中引用了ConstClass类中的常量HELLOWORLD，但其实在编译阶段通过常量传播优化，已将将此常量的值“hello world”存储到了NotInitialization类的常量池中，以后NotInitialization对常量ConstClass.HELLOWORLD的引用实际都被转化为NotInitialization类对自身常量池的引用。
类的加载过程
接下来我们详细讲解一下Java虚拟机中类加载的全过程，也就是加载、验证、准备、解析和初始化这5个阶段所执行的具体动作。
1.加载
- 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。
- 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。
- 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。（ps:对于HotSpot虚拟机而言，Class对象比较特殊，它虽然是对象，但是存放在方法区中。）
虚拟机规范的这3点要求其实并不算具体，这为加载提供了很大的灵活性，它没有指明二进制字节流要从一个Class文件中获取，准确地说没有指明要从哪里获取，怎样获取。因此可以用各种不同的方式获取到二进制字节流，如从ZIP包中读取、从网络中读取、运行时计算生成等等。
2.验证
- 是否以魔数0xCAFEBABE开头。
- 主、次版本号是否在当前虚拟机的处理范围内。
- 常量池的常量中是否有不被支持的常量类型
- ...........................
上述仅仅是列举了验证中的一小部分内容，完整的验证点远远不止这些。该验证阶段的主要目的是保证输入的字节流能正确地解析并存储于方法去之内，格式上符合描述一个Java类型信息的要求。只有通过了这个阶段的验证后，字节流才会进入内存的方法区中进行存储，之后3个阶段的验证都是基于方法区的存储结构进行的，不会直接操作字节流。
- 这个类是否有父类
- 这个类的父类是否继承了不允许继承的类（被final修饰的类）
- 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
- 类中的字段、方法是否与父类产生矛盾（例如覆盖父类的final字段，或者出现了不符合规则的方法重载等）
- ......................
这一阶段验证的主要目的是对类的元数据信息进行语义校验，保证不存在不符合Java语言规范的元数据信息。
- 保证任意时刻操作数栈的数据类型与指令代码序列都能配合工作，例如不会出现类似这样的情况：在操作数栈放置了一个int类型的数据，使用时却按龙类型来加载如本地变量表中。
- 保证跳转指令不会跳转到方法体以外的字节码指令上。
- 保证方法体中的类型转换是有效的，例如可以把一个子类对象赋值给父类数据类型，这是安全的，但是把父类对象赋值给子类数据类型，甚至把对象赋值给与它毫无继承关系、完全不相干的一个数据类型，则是危险和不合法的。
- .........................
- 符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能找到对应的类
- 在指定类中是否存在符合方法的字段描述符以及简单名称所描述的方法和字段。
- 符号引用中的类、字段、方法的访问性是否可以被当前类访问。
- ..........................
符号引用验证的目的是确保解析动作能正常执行。
3.准备
类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。这个阶段中有两个容易产生混淆的概念需要强调一下，首先，这时候进行内存分配的仅包括类变量，而不包括实例变量，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。其次，这是所说的初始值“通常情况”下是数据类型的零值，而不是程序员指定那个变量初始值。假设一个类变量的定义如下：
public static int value = 123;
那么变量value在准备阶段过后的初始值为0而不是123，因为这时候尚未开始执行任何Java方法，而把value赋值为123的putstatic指令是程序被编译后，存放在类构造器<clinit>()方法中，所以把value赋值为123的动作将在初始化阶段才会执行。
public static final int value = 123;
编译时Javac将会为value生成ConstantValue属性，在准备阶段虚拟机就会根据ConstantValue的设置将value赋值为123。
4.解析
符号引用替换为直接引用的过程，下面有必要对符号引用和直接引用做个解释
- 符号引用：符号引用以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何形式的字面量，只要能无歧义地定位到目标即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用的目标并不一定已经加载到内存中。各种虚拟机实现的内存布局可以各不相同，但是它们能接受的符号引用必须都是一致的，因为符号引用的字面量形式明确定义在Java虚拟机规范的Class文件格式中。
- 直接引用：直接引用可以是直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。直接引用是和虚拟机实现的内存布局相关的，同一个符号引用再不同虚拟机实例上翻译出来的直接引用一般不会相同。如果有了直接引用，那引用的目标必定已经在内存中存在。
初始化
- <clinit>()方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句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，在前面的语句块中可以赋值，但是不能访问。示例如下：
- <clinit>()方法与类的构造函数（或者说实例构造器<init>()方法）不同，它不需要显示地调用父类构造器，虚拟机会保证子类的<clinit>()方法执行之前，父类的<clinit>()方法已经执行完毕
- 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要优先于子类的变量赋值操作。
- <clinit>()方法对于类或接口并不是必需的，如果一个类中没有静态语句块，也没有对类变量的赋值操作，那么编译器可以不为这个类生成<clinit>()方法。
- 接口中不能使用静态语句块，但仍然有变量初始化的赋值操作，因此接口和类一样都会生成<clinit>()方法，但接口与类不同的是，执行接口的<clinit>()方法不需要先执行父接口的<clinit>()方法，只有当父接口中定义的变量使用时，父接口才会初始化。另外，接口的实现类在初始化时也一样不会执行接口的<clinit>()方法。
- 虚拟机保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确地加锁、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去执行该类的<clinit>()方法，其他线程都需要阻塞等待，知道活动线程执行<clinit>()方法完毕。