1. 类文件结构

ClassFile {
    u4             magic; //Class 文件的标志
    u2             minor_version;//Class 的小版本号
    u2             major_version;//Class 的大版本号
    u2             constant_pool_count;//常量池的数量
    cp_info        constant_pool[constant_pool_count-1];//常量池
    u2             access_flags;//Class 的访问标记
    u2             this_class;//当前类
    u2             super_class;//父类
    u2             interfaces_count;//接口
    u2             interfaces[interfaces_count];//一个类可以实现多个接口
    u2             fields_count;//Class 文件的字段属性
    field_info     fields[fields_count];//一个类会可以有多个字段
    u2             methods_count;//Class 文件的方法数量
    method_info    methods[methods_count];//一个类可以有个多个方法
    u2             attributes_count;//此类的属性表中的属性数
    attribute_info attributes[attributes_count];//属性表集合
}

1.1 魔数(amgic)

唯一作用是确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的Class文件。即进行类型识别。使用魔数而不使用文件拓展名是为了安全考虑。

1	u4 magic; //Class 文件的标志

1.2 版本号(minor_version & major_version)

高版本的JDK能向下兼容以前版本的Class文件，但不能运行以后版本的Class文件。

1 2	u2 minor_version;//Class 的小版本号 u2 major_version;//Class 的大版本号

1.3 常量池

1 2	u2 constant_pool_count;//常量池的数量 cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];//常量池

constant_pool_count表示常量池的容量，索引从1开始，到他的数量-1.第0项常量表示不引用任何常量，默认为空。

0x0016：表示为十进制是22，表示有21个常量，索引从1-21
主要存放两类常量：字面量和符号引用
每一项常量都是一个表，表开始是u1类型的标志位。

1.4 访问标志

识别类或接口层次的访问消息。

1	u2 access_flags;//Class 的访问标记

1.5 类索引，父类索引和接口索引集合

当前类要设置全限名，所有的都有父类，除了java.lang.Object，接口可以多实现。

u2             this_class;//当前类
u2             super_class;//父类
u2             interfaces_count;//接口
u2             interfaces[interfaces_count];//一个类可以实现多个接口

1.6 字段表集合

1 2	u2 fields_count;//Class 文件的字段属性 field_info fields[fields_count];//一个类会可以有多个字段

字段表格式：

access_flags: 字段的作用域（public ,private,protected修饰符），是实例变量还是类变量（static修饰符）,可否被序列化（transient 修饰符）,可变性（final）,可见性（volatile 修饰符，是否强制从主内存读写）。
name_index: 对常量池的引用，表示的字段的名称；
descriptor_index: 对常量池的引用，表示字段和方法的描述符；
attributes_count: 一个字段还会拥有一些额外的属性，attributes_count 存放属性的个数；
attributes[attributes_count]: 存放具体属性具体内容。
字段表标志位：

1.7 方法表集合

1 2	u2 methods_count;//Class 文件的方法数量 method_info methods[methods_count];//一个类可以有个多个方法

方法表结构：

方法表标志位：

2. 类加载机制

类的生命周期：

类加载的时机：

创建类的实例，也就是new一个对象。
访问类的静态方法或者静态变量（包含静态变量赋值）。
使用Class.forName()反射类。
子类初始化的时候。
JVM启动时标明的启动类。

2.1 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。
将这个流的静态存储结构转换为方法区运行时数据结构。
生成一个Class对象
jvm是懒加载，所以只有使用到类时才会加载，例如调用类的main()方法，new对象等等，主类在运行过程中如果使用到其它类，会逐步加载这些类。

2.2 验证

文件格式验证
元数据验证
字节码验证
符号引用验证

2.3 准备

为类中定义的变量(被static修饰过的变量)分配内存并设置类变量初始值。此阶段不包含实例变量的赋值。

2.4 解析

将符号引用转换为直接引用。

符号引用：描述对象，包括如下三种：
类和接口的全限定名
字段的名称和描述符
方法的名称和描述符
直接引用：
变量有一个内存地址来标识，如果我们用一个指针指向这个内存地址，这个指针就是直接引用。
等我们需要用到这个变量的时候，就可以直接通过指针指向的地址找到。
而我们在加载类的时候，解析代码并指向内存某个地址，然后将符号引用 obj和这个内存地址进行映射的过程，就是解析这个步骤要做的事，也叫做符号引用转换为直接引用。

2.5 初始化

（1）对类的静态变量初始化为指定的值
int initData = 666
（2）执行静态代码块
<clinit>()

3. 类加载器

3.1 类加载器的种类

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责加载Java类的核心类(<JAVA_HOME>\lib目录下，能被-Xbootclasspath参数所指定路径存放的)，是用C++代码实现的，无法被java代码直接引用。
扩展类加载器（Extensions ClassLoader）：负责加载JRE的扩展目录lib/ext或者由java.ext.dirs系统属性指定的目录中的JAR包的类。由Java语言实现，父类加载器为Null。
应用程序类加载器（Application ClassLoader）：负责加载用户类路径 classpath 上所有的 jar 包和 .class 文件。

3.2 双亲委派模型

工作过程：
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，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的夹杂请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有父加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。
简而言之：自下而上请求，自上而下加载
优势：
父类加载器成功加载则返回，子类加载器不会再加载，防止了重复加载。
防止核心API库被随意篡改。比如有一个要加载java.lang.Integer类的请求，通过双亲委派进制加载传递到启动类加载器，在在核心Java API发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新加载传递的过来的java.lang.Integer，而直接返回已加载过的Integer.class，可以防止核心API被随意篡改。