一、類載入器
首先來看一下java程序的運行過程。
從這個框圖非常easy大體上了解java程序工作原理。首先，你寫好java代碼，保存到硬盤其中。然后你在命令行中輸入
javac YourClassName.java
此時，你的java代碼就被編譯成字節碼（.class).假設你是在Eclipse IDE或者其它開發工具中，你保存代碼的時候，開發工具已經幫你完畢了上述的編譯工作，因此你能夠在相應的文件夾下看到class文件。此時的class文件依舊是保存在硬盤中，因此，當你在命令行中執行
java YourClassName
就完畢了上面紅色方框中的工作。JRE的來載入器從硬盤中讀取class文件，載入到系統分配給JVM的內存區域--運行數據區（Runtime Data Areas). 然后運行引擎解釋或者編譯類文件，轉化成特定CPU的機器碼，CPU運行機器碼，至此完畢整個過程。
接下來就重點研究一下類載入器到底為何物？又是怎樣工作的？
首先看一下來載入器的一些特點，有點抽象，只是總有幫助的。
》》層級結構
類載入器被組織成一種層級結構關系，也就是父子關系。當中，Bootstrap是全部類載入器的父親。例如以下圖所看到的：
--Bootstrap class loader：
當執行java虛擬機時，這個類載入器被創建，它載入一些主要的java API，包含Object這個類。須要注意的是，這個類載入器不是用java語言寫的，而是用C/C++寫的。
--Extension class loader:
這個載入器載入出了基本API之外的一些拓展類，包含一些與安全性能相關的類。（眼下了解得不是非常深，僅僅能籠統說，待日后再具體說明）
--System Class Loader:
它載入應用程序中的類，也就是在你的classpath中配置的類。
--User-Defined Class Loader:
這是開發者通過拓展ClassLoader類定義的自己定義載入器，載入程序猿定義的一些類。
》》委派模式（Delegation Mode）
細致看上面的層次結構，當JVM載入一個類的時候，下層的載入器會將將任務托付給上一層類載入器，上一層載入檢查它的命名空間中是否已經載入這個類，假設已經載入，直接使用這個類。假設沒有載入，繼續往上托付直到頂部。檢查完了之后，依照相反的順序進行載入，假設Bootstrap載入器找不到這個類，則往下托付，直到找到類文件。對於某個特定的類載入器來說，一個Java類僅僅能被載入一次，也就是說在Java虛擬機中，類的完整標識是（classLoader，package，className）。一個雷能夠被不同的類載入器載入。
舉個詳細的樣例來說明，如今增加我有一個自定義的類MyClass須要載入，假設不指定的話，一般交App（System）載入。接到任務后，System檢查自己的庫里是否已經有這個類，發現沒有之后托付給Extension，Extension進行相同的檢查，發現還是沒有繼續往上托付，最頂層的Boots發現自己庫里也沒有，於是依據它的路徑（Java 核心類庫，如java.lang）嘗試去載入，沒找到這個MaClass類，於是僅僅好（人家看好你，交給你完畢，你無能為力，僅僅好交給別人啦）往下托付給Extension，Extension到自己的路徑（JAVA_HOME/jre/lib/ext)是找，還是沒找到，繼續往下，此時System載入器到classpath路徑尋找，找到了，於是載入到Java虛擬機。
如今如果我們將這個類放到JAVA_HOME/jre/lib/ext這個路徑中去（相當於交給Extension載入器載入），依照相同的規則，最后由Extension載入器載入MyClass類，看到了吧，統一各類被兩次載入到JVM，可是每次都是由不同的ClassLoader完畢。
》》可見性限制
下層的載入器可以看到上層載入器中的類，反之則不行，也就是是說托付僅僅能從下到上。
》》不同意卸載類
類載入器能夠載入一個類，可是它不能卸載一個類。可是類載入器能夠被刪除或者被創建。
當類載入完畢之后，JVM繼續依照下圖完畢其它工作：
框圖中各個步驟簡介例如以下：
Loading：文章前面介紹的類載入，將文件系統中的Class文件載入到JVM內存（執行數據區域）
Verifying：檢查加載的類文件是否符合Java規范和虛擬機規范。
Preparing：為這個類分配所須要的內存，確定這個類的屬性、方法等所需的數據結構。（Prepare a data structure that assigns the memory required by classes and indicates the fields, methods, and interfaces defined in the class.）
Resolving：將該類常量池中的符號引用都改變為直接引用。（不是非常理解）
Initialing：初始化類的局部變量，為靜態域賦值，同一時候運行靜態初始化塊。
那么，Class Loader在載入類的時候，到底做了些什么工作呢？
要了解這當中的細節，必須得先具體介紹一下執行數據區域。
二、執行數據區域
Runtime Data Areas：當執行一個JVM演示樣例時，系統將分配給它一塊內存區域（這塊內存區域的大小能夠設置的），這一內存區域由JVM自己來管理。從這一塊內存中分出一塊用來存儲一些執行數據，比如創建的對象，傳遞給方法的參數，局部變量，返回值等等。分出來的這一塊就稱為執行數據區域。執行數據區域能夠划分為6大塊：Java棧、程序計數寄存器（PC寄存器）、本地方法棧（Native Method Stack）、Java堆、方法區域、執行常量池（Runtime Constant Pool）。執行常量池本應該屬於方法區，可是因為其重要性，JVM規范將其獨立出來說明。當中，前面3各區域（PC寄存器、Java棧、本地方法棧）是每一個線程獨自擁有的，后三者則是整個JVM實例中的全部線程共同擁有的。這六大塊例如以下圖所看到的：
》PC計數器：
每個線程都擁有一個PC計數器，當線程啟動（start）時，PC計數器被創建，這個計數器存放當前正在被運行的字節碼指令（JVM指令）的地址。
》Java棧：
相同的，Java棧也是每一個線程單獨擁有，線程啟動時創建。這個棧中存放着一系列的棧幀（Stack Frame），JVM僅僅能進行壓入（Push）和彈出（Pop）棧幀這兩種操作。每當調用一個方法時，JVM就往棧里壓入一個棧幀，方法結束返回時彈出棧幀。假設方法運行時出現異常，能夠調用printStackTrace等方法來查看棧的情況。棧的示意圖例如以下：
OK。如今我們再來具體看看每個棧幀中都放着什么東西。從示意圖非常easy看出，每個棧幀包括三個部分：本地變量數組，操作數棧，方法所屬類的常量池引用。
》局部（本地）變量數組：
局部（本地）變量數組中，從0開始按順序存放方法所屬對象的引用、傳遞給方法的參數、局部變量。舉個樣例：
public void doSomething(int a, double b, Object o) {
...
}
這種方法的棧幀中的局部變量存儲的內容各自是：
0: this 1: a 2,3:b 4:0
看細致了，當中double類型的b須要兩個連續的索引。取值的時候，取出的是2這個索引中的值。假設是靜態方法，則數組第0個不存放this引用，而是直接存儲傳遞的參數。
》操作數棧：
操作數棧中存放方法運行時的一些中間變量，JVM在運行方法時壓入或者彈出這些變量。事實上，操作數棧是方法真正工作的地方，運行方法時，局部變量數組與操作數棧依據方法定義進行數據交換。比如，運行下面代碼時，操作數棧的情況例如以下：
int a = 90; int b = 10; int c = a + b;
注意在這個圖中，操作數棧的地步是在上邊，所以先壓入的100位於上方。能夠看出，操作數棧事實上是一個數據暫時存儲區，存放一些中間變量，方法結束了，操作數棧也就沒有啦。
》棧幀中數據引用：
除了局部變量數組和操作數棧之外，棧幀還須要一個常量池的引用。當JVM運行到須要常量池的數據時，就是通過這個引用來訪問常量池的。棧幀中的數據還要負責處理方法的返回和異常。假設通過return返回，則將該方法的棧幀從Java棧中彈出。假設方法有返回值，則將返回值壓入到調用該方法的方法的操作數棧中。另外，數據區中還保存中該方法可能的異常表的引用。以下的樣例用來說明：
class Example3C{
public static void addAndPrint(){
double result = addTwoTypes(1,88.88);
System.out.println(result);
}
public static double addTwoTypes(int i, double d){
return i+d;
}
}
運行上述代碼時，Java棧例如以下圖所看到的：
花些時間好好研究上圖。一樣須要注意的是，棧的底部在上方，先押人員addAndPrint方法的棧幀，再壓入addTwoTypes方法的棧幀。上圖最右邊的文字說明有錯誤，應該是addTwoTypes的運行結果存放在addAndPrint的操作數棧中。
》》本地方法棧
當程序通過JNI（Java Native Interface）調用本地方法（如C或者C++代碼）時，就依據本地方法的語言類型建立對應的棧。
》》方法區域
方法區域是一個JVM實例中的全部線程共享的，當啟動一個JVM實例時，方法區域被創建。它用於存執行放常量池、有關域和方法的信息、靜態變量、類和方法的字節碼。不同的JVM實現方式在實現方法區域的時候會有所差別。Oracle的HotSpot稱之為永久區域（Permanent Area）或者永久代（Permanent Generation）。
》》執行常量池
這個區域存放類和接口的常量，除此之外，它還存放方法和域的全部引用。當一個方法或者域被引用的時候，JVM就通過執行常量池中的這些引用來查找方法和域在內存中的的實際地址。
》》堆（Heap）
堆中存放的是程序創建的對象或者實例。這個區域對JVM的性能影響非常大。垃圾回收機制處理的正是這一塊內存區域。
所以，類載入器載入事實上就是依據編譯后的Class文件，將java字節碼載入JVM內存，並完畢對運行數據處於的初始化工作，供運行引擎運行。
三、 運行引擎（Execution Engine）
類載入器將字節碼載入內存之后，運行引擎以Java 字節碼指令為但願，讀取Java字節碼。問題是，如今的java字節碼機器是讀不懂的，因此還必須想辦法將字節碼轉化成平台相關的機器碼。這個過程能夠由解釋器來運行，也能夠有即時編譯器（JIT Compiler）來完畢。
