在JVM（Java虚拟机）中，类加载子系统扮演着至关重要的角色，它负责将Java类加载到JVM中，使其能够被运行和执行。类加载子系统的具体工作过程可以分为以下几个关键步骤：
1. 加载（Loading）
这是类加载过程的第一个阶段。在这个阶段，JVM通过类的全限定名（即包括包名的类名，如com.example.MyClass）来定位并读取类的二进制数据（通常是从.class文件中）。这些二进制数据被加载到内存中，并转换成JVM能够识别的数据结构，存储在方法区（Method Area）中。
2. 连接（Linking）
连接阶段分为验证（Verification）、准备（Preparation）和解析（Resolution）三个步骤。
• 验证（Verification）：验证阶段的主要目的是确保加载的类二进制数据是合法且符合Java语言规范的。JVM会进行一系列的字节码检查，以确保类文件没有违反Java语言的语义规则或安全约束。
• 准备（Preparation）：准备阶段为类的静态变量分配内存，并设置默认的初始值（如int类型的变量默认初始化为0，对象类型的变量默认初始化为null）。但需要注意的是，这里只是分配内存和设置默认值，并不会执行任何初始化代码（如静态代码块）。
• 解析（Resolution）：解析阶段是将类中的符号引用（如方法名、变量名等）转换为直接引用（如内存地址）的过程。这主要涉及到常量池中的符号引用到方法区中直接引用的转换。
3. 初始化（Initialization）
初始化阶段是类加载过程的最后一个阶段。在这个阶段，JVM会执行类的初始化代码，包括静态变量的初始化和静态代码块的执行。需要注意的是，只有当一个类被主动使用时（如创建类的实例、访问类的静态变量或静态方法、反射调用类的构造方法等），才会触发类的初始化。
类的主动使用和被动使用
• 主动使用：
• 创建类的实例。
• 访问类的静态变量或静态方法（不包括通过子类访问父类的静态变量或静态方法，因为这种情况下父类已经被初始化了）。
• 反射调用类的构造方法。
• 初始化一个类的子类（因为子类在初始化时会触发父类的初始化）。
• JVM在启动时指定的要执行的类（包含main方法的类）。
• 被动使用：
• 通过子类引用父类的静态变量（不会导致子类初始化，但会触发父类的初始化）。
• 通过数组定义类引用（如Class.forName("java.lang.String[]")），不会触发字符串类的初始化。
类加载器的层次结构
在JVM中，类加载器也是分层级的，通常包括以下几个层次：
• 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责加载Java核心类库（如java.lang.*等）。
• 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责加载扩展类库（如lib/ext目录下的类库）。
• 应用程序类加载器（Application ClassLoader）：负责加载应用程序的类路径（classpath）上的类。
这些类加载器形成了一个双亲委派模型（Parent Delegation Model），即当一个类加载器需要加载一个类时，它会首先委托给它的父类加载器去加载，如果父类加载器无法加载该类，那么子类加载器才会尝试自己加载该类。这种模型确保了Java核心类库的唯一性和安全性。