类加载时机
类从被加载到虚拟机内存开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括：加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载7个步骤。
其中验证、准备、解析3个部分统称为连接。
加载、验证、准备、初始化、卸载5个阶段的顺序是固定的，类的加载过程严格按照整个顺序执行，而解析阶段不一定：在有些时候可以在初始化之后再开始，为了支持Java的运行时绑定。
虚拟机规范严格规定了有且只有5种情况必须进行对类的初始化：
- 遇到new、getstatic、putstatic、或者invokestatic这4个字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。生成4条指令的最常见的Java代码场景时：使用new关键字实例化对象的时候、读取或者设置一个类的静态字段（final修饰、编译器把结果放入常量池的静态字段除外），以及调用一个类的静态方法。
- 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行初始化，则需要先触发其初始化。
- 当初始化一个类的时候，发现它的父类还没有初始化，则需要先初始化它的父类。
- 当虚拟机启动的时候，用户需要制定一个要执行的主类（包含main方法的类），虚拟机会先初始化这个主类。
- 当使用动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例的最后的解析结果为REF_getStatic、Ref_putStaticREF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
5种场景称为主动引用，会触发初始化。其他引用类的方式都不会触发初始化，称为被动引用。
类加载的过程
加载
在加载阶段，虚拟机需要完成以下三件事：
- 通过一个类的全限定名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。
- 在内存种生成一个代表整个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据访问入口。
加载阶段完成后，虚拟机外部的二进制字节流就按照虚拟机所需的格式存储在方法区之中，方法区中的数据存储格式由虚拟机实现自行定义，虚拟机规范未规定此区域的具体数据结构。
验证
验证时连接阶段的第一步，这一阶段的目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。
验证阶段是非常重要的，这个阶段是否严谨，直接决定了Java虚拟机是否能承受恶意代码的攻击，从执行性能角度上看，验证阶段的工作量在Jvm的类加载子系统中又占了相当大的一部分。整体上看验证阶段大概会完成下面4个阶段的检验动作：文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证。
文件格式验证：这一阶段要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。
元数据验证：对字节码进行语义分析，以保证信息符合Java语言规范。
字节码验证：整个验证阶段最复杂的一步，主要目的是同故宫数据流和控制流分析，确定程序语义是合法的符合逻辑的。在元数据校验后，对类的方法校验，保证被校验的方法运行时不会做出危害虚拟机安全的事件。
符号引用验证：在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候，对类自身以外的信息进行匹配性校验。
准备
准备阶段是正式为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。这时分配的仅包括类变量。初始值通常情况下是数据类型的零值。
常量的情况比较特殊，会直接赋值。
解析
解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。
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，只要使用时能无歧义的定位到目标即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用的目标不一定要已经加载到内存中。
直接引用：直接引用可以时直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能简介定位到目标的句柄。直接引用和虚拟机实现的内存布局有关。如果有直接引用，引用的目标必定在内存中已经存在。
解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符7类符号引用。
初始化
初始化是类加载的最后一步，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，其余动作完全有虚拟机主导和控制。到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的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了，而在初始化阶段，则根据程序远通过程序是定的主管计划去初始化类变量和其他资源。
类加载器
虚拟机设计团队把类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流”整个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块称为类加载器。
类与类加载器
类加载器只用于实现类的加载动作。对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。比较两个类是否相等，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意思，否则，即使这两个类来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载他们的类加载器不同，那这两个类就一定不同。
双亲委派模型
从Java虚拟机的角度看，只存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），这个类加载器由C++实现，是虚拟机自身的一部分；另一种是所有其他的类加载器，这些类加载器都由Java语言实现，独立于虚拟机外部，并且全都继承自抽象类java.lang.ClassLoader.
从Java开发角度看，类加载器还可以划分的更加细致一些，绝大部分Java程序都会使用到以下三种系统提供的类加载器。
启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：这个类加载器负责将存放在<JAVA_HOME>lib目录中的，或者被-Xbootclasspath参数所制定的路径中的，并且是虚拟机识别的（仅按照文件名识别，如rt.jar，名字不符合的类库即使放在lib下也不会被加载）类库加载到虚拟机内存中。启动类加载器无法被Java程序直接引用，用户在编写自定义类加载器时，如果需要把加载请求委派给引导类加载器，那直接使用null代替即可。
扩展类加载器（Extension ClassLoader）：这个加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，它负责加载<JAVA_HOME>libext目录中的，或者被java.ext.dirs系统变量所制定的路径中的所有类库，开发者可以直接使用扩展类加载器。
应用程序类加载器（Application ClassLoader）：这个类加载器由sun.misc.Launcher$ApplicationClassLoader实现。由于这个类加载器时ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，所以一般也称它为系统类加载器。它负责加载用户路径(ClassPath)上所指定的类库，开发者可以直接使用这个类加载器，如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。
上图所示的类加载器的层次关系，称之为加载器的双亲委派模型。双亲委派模型要求处理顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应当由自己的父类加载器。这里类加载器之前的父子关系一般不会以继承的关系实现，而是都是用组合关系来复用父加载器的代码。
双亲委派模型的工作过程是：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求时（搜索范围没有找到对应的类），子加载器才会尝试自己加载。
使用双亲委派模型来组织类加载器之间的关系，好处时Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。例如类java.lang.Object，它存放在rt.jar中，如论哪个类加载器要加载这个类，最终都是委托给启动类加载器去加载。