類加載機制
類加載也叫類初始化，包括加載、連接、初始化三個步驟。
加載
jvm將類的.class文件讀到內存中，並創建對應的java.lang.Class對象。
加載由類加載器來完成，jvm提供了3種類加載器
- Bootstrap ClassLoader ：根類加載器，也叫做引導類加載器，負責加載jdk中的核心類。根類加載器是用C++寫的，不繼承java.lang.ClassLoader。
- Extension ClassLoader ：擴展類加載器，負責加載jdk中的擴展類（非核心類），擴展類加載器是用java寫的，繼承自ClassLoader。
- System ClassLoader：系統類加載器，負責加載第三方jar包、我們自己寫的類。系統類加載器是用java寫的，繼承自ClassLoader。
可以繼承ClassLoader類來實現自定義的類加載器。
加載順序：根類加載器、擴展類加載器、系統類加載器、自定義的類加載器
jvm的類加載機制有3種，這3種機制共同作用，一起完成類的加載
- 全盤負責：使用類加載器加載一個類時，這個類所依賴（引用）的類也由該類加載器加載
- 父類委託：先使用父類的類加載器來加載，如果父類的類加載器加載不了，再使用類本身的類加載器來加載
- 緩存機制：jvm會緩存加載過的類的class對象，要使用某個類時，先在緩存中搜索是否有對應的class對象，有就直接使用、不再加載，沒有才加載。運行程序後，如果修改了某個類，需要重啓jvm纔會生效，不然使用的是之前緩存的class對象。
類加載的大致過程
類加載是按需加載，使用該類時才加載，類加載生成的class對象用全類名唯一標識。
因爲存在緩存機制，一個類只加載一次，且一個類在內存中最多隻有一個class對象。
爲什麼要使用雙親委派機制去加載類？
避免重複加載同一個.class文件
連接
加載獲得的class對象是二進制數據，連接是把class對象放到jre中（把class對象連接到jre），jre即java運行時環境。
連接分爲3個階段
- 校驗：檢驗被加載的類的內部結構是否正確、和其他類是否協調一致
- 準備：爲類的成員變量分配內存，設置默認的初始值，比如int賦爲0，引用型賦爲null
- 解析：將class對象中的符號引用替換爲直接引用
class對象是加載時生成的，加載時class對象中的成員變量還沒有分配內存，不知道該成員變量在內存中的地址，只能用符號引用暫時表示該成員變量在內存中的地址。連接的準備階段給成員變量分配內存，之後就可以用直接引用（內存地址）替換掉符號引用。
初始化
初始化是對類進行初始化，不是對類的對象進行初始化。類初始化會執行static代碼塊、初始化static靜態成員。
類加載|初始化的時機（jvm什麼時候加載|初始化一個類）
- 創建類的實例。包括通過new來創建、通過反射來創建、通過反序列化來創建。
- 通過類名調用類的靜態成員
- 初始化這個類的子類之前
- 通過java.exe運行主類時，JVM會先初始化這個主類，再執行這個主類
類加載方式
主要有兩種
- 隱式加載：使用new創建對象，隱式調用類加載器，加載對應的類到 JVM 中，這是最常見的類加載方式
- 顯式加載：使用 loadClass()、forName() 等方法顯式加載需要的類，獲取到 Class 對象後，調用 Class 對象的 newInstance() 方法來創建類的實例
兩種類加載方式的區別
- 隱式加載能直接獲取類的實例，顯式加載需要調用 Class 對象的 newInstance() 方法來生成類的實例
- 隱式加載能使用帶參的構造函數，而Class對象的 newInstance() 不能傳入參數，如果要使用帶參的構造函數，可以通過反射獲取到該類帶參的構造方法，通過反射調用帶參的構造方法來創建實例
loadClass() 、 forName() 的區別
loadClass() 只執行類加載的第一步：加載，後續操作均未進行；Class.forName() 執行了類加載的整個過程（3步）。
對象的創建過程
1、先在常量池中定位該類的符號引用，判斷是否已有該類的class對象，如果沒有則先加載該類。加載時會執行static代碼塊、初始化靜態成員
2、在堆中分配內存空間。有2種分配方式
- 指針碰撞：適用於連續的內存空間，包括開闢一塊內存、移動指針兩個步驟
- 空閒列表：適用於瑣碎的內存空間，包括開闢一塊內存、修改空閒列表兩個步驟
都是2個步驟，不具有原子性，可能出現併發問題，jvm採用CAS算法實現樂觀鎖，搭配失敗重試來保證內存分配的成功率。
3、初始化分配的內存空間。分配內存空間時是按成員變量的類型進行分配的，此時初始化成員變量爲默認值，比如int型初始化爲0，引用型初始化爲null
4、設置對象頭的相關數據，比如GC分代年齡、對象的hashCode、鎖狀態標識、元數據信息
5、執行普通初始塊、構造函數
對象的內存佈局
1、對象頭用於存儲對象的元數據信息
- Mark Word 部分存儲對象自身的運行時數據，比如哈希值、gc分代年齡、鎖狀態標識
- 類型指針指向對象所屬的類的元數據，標識對象所屬的類
2、實例數據存儲的是對象本身的數據，即各成員變量的值
3、對齊填充部分只是讓實例數據佔用的內存空間是8的倍數，無實際意義
對象的訪問方式
對象創建之後，在java虛擬機棧中進行訪問，有2種訪問方式
- 直接指針訪問：虛擬機棧的局部變量表中存儲對象的引用（reference類型），通過引用直接訪問對象
- 句柄訪問：用句柄存儲對象的引用，句柄放在句柄池中，虛擬機棧的局部變量表中存儲對象的句柄，相當於二級指針。句柄池是堆中的一塊內存。
直接指針訪問效率高，但gc回收對象時效率低；句柄訪問效率低，但gc回收對象時效率高。HotSpot虛擬機採用的是直接指針訪問。