何为类加载器
Java应用是由若干个 .class 文件组成的，ClassLoader的主要任务就是将这些 .class文件读取到JVM内部，并转换为一个与之对应的Class对象实例，这里的 .class 可以是本地文件系统中的一个文件，可以是jar包中的一个文件，也可以是远程服务器上的一个文件。
默认类加载器
JVM 中内置了三个重要的 ClassLoader，除了 BootstrapClassLoader 其他类加载器均由 Java 实现且全部继承自java.lang.ClassLoader
- BootstrapClassLoader(启动类加载器) ：最顶层的加载类，由C++实现，负责加载 %JAVA_HOME%/lib目录下的jar包和类或者或被 -Xbootclasspath参数指定的路径中的所有类。
- ExtensionClassLoader(扩展类加载器) ：主要负责加载目录 %JRE_HOME%/lib/ext 目录下的jar包和类，或被 java.ext.dirs 系统变量所指定的路径下的jar包。
- AppClassLoader(应用程序类加载器) :面向我们用户的加载器，负责加载当前应用classpath下的所有jar包和类。
类加载过程
类加载器的主要任务就是根据一个类的全限定名来读取此类的二进制字节流到JVM内部，然后转换为一个与目标类对应的java.lang.Class对象实例。
加载步骤
一个完整的类加载过程必须经历加载、连接和初始化这三个步骤，如下图所示：
加载
在加载阶段（可以参考java.lang.ClassLoader的loadClass()方法），JVM需要完成以下3件事情：
- 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流（并没有指明要从一个Class文件中获取，可以从其他渠道，譬如：网络、动态生成、数据库等）；
- 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；
- 在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口；
连接
连接分为验证、准备、解析三个步骤
验证
验证是连接阶段的第一步，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JVM的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。验证阶段大致会完成4个阶段的检验动作：
- 文件格式验证：验证字节流是否符合Class文件格式的规范；例如：是否以魔术0xCAFEBABE开头（当class文件以二进制形式打开，会看到这个文件头，cafebabe）、主次版本号是否在当前JVM的处理范围之内、常量池中的常量是否有不被支持的类型。
- 元数据验证：对字节码描述的信息进行语义分析（注意：对比javac编译阶段的语义分析），以保证其描述的信息符合Java语言规范的要求；例如：这个类是否有父类，除了java.lang.Object之外。 字节码验证：通过数据流和控制流分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的。
- 符号引用验证：确保解析动作能正确执行。
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。这时候进行内存分配的仅包括类变量（被static修饰的变量），而不包括实例变量，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在堆中。其次，这里所说的初始值通常情况下是数值类型的零值
解析
解析阶段是JVM将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。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类符号引用进行。
初始化
初始化阶段JVM会将一个类的所有被static关键字标识的代码执行一遍，如果是静态变量，那么会使用用户指定的值覆盖掉之前在准备阶段中JVM为其设置的初始值
Class对象存放区域
类对应的Class对象存放在堆区，不是方法区。类的元数据（元数据并不是类的Class对象！Class对象是加载的最终产品，类的方法代码，变量名，方法名，访问权限，返回值等等都是在方法区的）才是存在方法区的。
延迟加载
JVM 运行并不是一次性加载所需要的全部类的，它是按需加载，也就是延迟加载。程序在运行的过程中会逐渐遇到很多不认识的新类，这时候就会调用 ClassLoader 来加载这些类。加载完成后就会将 Class 对象存在 ClassLoader 里面，下次就不需要重新加载了。
比如你在调用某个类的静态方法时，首先这个类肯定是需要被加载的，但是并不会触及这个类的实例字段，那么实例字段的类别 Class 就可以暂时不必去加载，但是它可能会加载静态字段相关的类别，因为静态方法会访问静态字段。而实例字段的类别需要等到你实例化对象的时候才可能会加载。
双亲委派
在执行类加载任务时需要确保一个类的全局唯一性，所以JVM引入了双亲委派模型（Parents Delegation Model; 其实按继承关系来看并没有双亲这个概念）的委派机制来约定类加载器的加载机制。
按照双亲委派模型的规则，除了启动类加载器之外的其他类加载器都需要有一个超类加载器，当一个类加载器接收到类加载请求时，优先将加载任务委派给超类加载器，只有当超类加载器无法加载到该类时才自己去加载。具体实现代码如下：
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {
// 如果parent不为null,优先委派给parent去加载class
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
c = findClass(name);
// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
值得注意的是当 parent 字段是 null 时就表示它的父加载器是「根加载器」。如果某个 Class 对象的 classLoader 属性值是 null，那么就表示这个类也是「根加载器」加载的。
双亲委派加载示意图如下：
