深入理解JVM之類載入

JVM將類載入過程分為三個步驟：裝載、連結、初始化。裝載、連結完成後，即可將二進位制位元組碼轉換為Class物件，
初始化過程不是載入類時必須觸發的，只要求在初次使用物件前執行即可，初始化主要給靜態變數賦值、呼叫()等
一，裝載（load）
JVM透過類的全限定名（com.sun.HelloWorld）及類載入器（ClassLoader例項）完成類的載入，相應地，
也是用這兩個元素來標識一個被載入了的類：類的全限定名 + ClassLoader例項ID

二，連結
對二進位制位元組碼的格式進行校驗、初始化類中的靜態變數、解析類中呼叫的介面、類。
校驗過程中，如果格式不符則丟擲VerifyError，如果碰到要引用其它介面或類，也會進行載入，如果載入過程失敗，
則會丟擲NoClassDefFoundError。
完成校驗以後，JVM初始化類中的靜態變數，並將其賦值為預設值。
最後對類中所有屬性、方法進行校驗，以確保其要呼叫的屬性、方法存在，以及具備相應的許可權（如public、private等），
如果這個階段失敗，可能會造成NoSuchMethodError、NoSuchFieldError等錯誤。

三，初始化
初始化過程即執行類中的靜態初始化程式碼、構造程式碼及靜態屬性的初始化，以下幾種情況會觸發初始化過程：
1，呼叫new
2，反射呼叫了類中的方法
3，子類呼叫了初始化
4，JVM啟動過程中指定的初始化類

四，類載入器
JVM的類載入透過ClassLoader及其子類來完成，分為Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、System ClassLoader及User-Defined ClassLoader，除了Bootstrap外，剩下3個都是有父子層級關係的。
Bootstrap，此類不是ClassLoader的子類，程式碼中無法拿到這個物件，JDK啟動時會初始化該ClassLoader，並由它載入$JAVA_HOME/jre/rt.jar中所有class的載入，這些class是java規範定義的所有介面及實現（java.lang, java.util等）。
Extension載入$JAVA_HOME/jre/ext/*.jar。
System載入啟動引數中指定的Classpath中的jar，簡言之，使用者寫的class會由它載入，Sun JDK中對應的實現類為AppClassLoader
User-Defined ClassLoader是開發人員自行實現的ClassLoader，可用於載入非classpath中的jar，如從網路上下載的jar或二進位制。
之前說過，ClassLoader是有父子層級關係的，當載入class時，首先會去已載入的class中查詢，如果有，直接返回，否則判斷parentClassLoader是否存在，存在，呼叫parent . loadClass，不存在，呼叫findBootstrapClassOrNull。如果最後還是找不到，則呼叫findClass，該方法預設直接throw new ClassNotFoundException，需要ClassLoader子類自己覆蓋。
但載入時也可以不採用以上順序，可以直接在當前的ClassLoader中尋找，如Class.forName()，JVM會直接透過當前ClassLoader（也就是執行Class.forName所在類的ClassLoader，caller.getClassLoader0() native方法）載入Class。
由於JVM是採用類全限定名+ClassLoader例項來判斷是否載入了某個類，所以，如果直接從當前classLoader直接載入的話，
會造成樹上多個不同的classloader中都載入了某class（某處Class.forName，某處直接new），且這些Class的例項物件都不同。JVM會保證同一個ClassLoader例項中只能載入一次同樣名稱的Class，因此可以藉助此來實現類隔離的需求。
但也會有問題，例如ClassCastException，因此在載入類時，儘量保證從根到最下層的ClassLoader上的Class只載入一次。
當ClassLoader在整個樹中都沒找到Class物件，則丟擲ClassNotFoundException

類載入的常見異常：
1，ClassNotFoundException：ClassLoader載入類時未找到該類。
2，NoClassDefFoundError：在載入的類中引用到其它的類不存在，或者載入引用的類失敗。
3，ClassCastException：兩個物件的Class有不同的ClassLoader載入。