通过面试题解析 Java 类加载机制

在许多Java面试中，我们经常会看到关于Java类加载机制的考察，例如下面这道题：
<div class="blockcode">
<pre class="brush:java;">
class Grandpa
{
static
{
System.out.println("爷爷在静态代码块");
}
}
class Father extends Grandpa
{
static
{
System.out.println("爸爸在静态代码块");
}
public static int factor = 25;
public Father()
{
System.out.println("我是爸爸~");
}
}
class Son extends Father
{
static
{
System.out.println("儿子在静态代码块");
}
public Son()
{
System.out.println("我是儿子~");
}
}
public class InitializationDemo
{
public static void main(String[] args)
{
System.out.println("爸爸的岁数:" + Son.factor); //入口
}
}
</pre>
</div>
请写出最后的输出字符串。
正确答案是：
<div class="blockcode">
<pre class="brush:java;">
爷爷在静态代码块
爸爸在静态代码块
爸爸的岁数:25
</pre>
</div>
我相信很多同学看到这个题目之后，表情是崩溃的，完全不知道从何入手。有的甚至遇到了几次，仍然无法找到正确的解答思路。
其实这种面试题考察的就是你对Java类加载机制的理解。
如果你对Java加载机制不理解，那么你是无法解答这道题目的。
所以这篇文章，我先带大家学习Java类加载的基础知识，然后再实战分析几道题目让大家掌握思路。
下面我们先来学习下Java类加载机制的七个阶段。
Java类加载机制的七个阶段 

当我们的Java代码编译完成后，会生成对应的 class 文件。接着我们运行java Demo命令的时候，我们其实是启动了JVM 虚拟机执行 class 字节码文件的内容。而 JVM 虚拟机执行 class 字节码的过程可以分为七个阶段：加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载。
加载 

下面是对于加载过程最为官方的描述。
<blockquote>
加载阶段是类加载过程的第一个阶段。在这个阶段，JVM 的主要目的是将字节码从各个位置（网络、磁盘等）转化为二进制字节流加载到内存中，接着会为这个类在 JVM 的方法区创建一个对应的 Class 对象，这个 Class 对象就是这个类各种数据的访问入口。
</blockquote>
其实加载阶段用一句话来说就是：把代码数据加载到内存中。这个过程对于我们解答这道问题没有直接的关系，但这是类加载机制的一个过程，所以必须要提一下。
验证 

当 JVM 加载完 Class 字节码文件并在方法区创建对应的 Class 对象之后，JVM 便会启动对该字节码流的校验，只有符合 JVM 字节码规范的文件才能被 JVM 正确执行。这个校验过程大致可以分为下面几个类型：
<ul>
<li>JVM规范校验。JVM 会对字节流进行文件格式校验，判断其是否符合 JVM 规范，是否能被当前版本的虚拟机处理。例如：文件是否是以 0x cafe bene开头，主次版本号是否在当前虚拟机处理范围之内等。</li>
<li>代码逻辑校验。JVM 会对代码组成的数据流和控制流进行校验，确保 JVM 运行该字节码文件后不会出现致命错误。例如一个方法要求传入 int 类型的参数，但是使用它的时候却传入了一个 String 类型的参数。一个方法要求返回 String 类型的结果，但是最后却没有返回结果。代码中引用了一个名为 Apple 的类，但是你实际上却没有定义 Apple 类。</li>
</ul>
当代码数据被加载到内存中后，虚拟机就会对代码数据进行校验，看看这份代码是不是真的按照JVM规范去写的。这个过程对于我们解答问题也没有直接的关系，但是了解类加载机制必须要知道有这个过程。
准备（重点） 

当完成字节码文件的校验之后，JVM 便会开始为类变量分配内存并初始化。这里需要注意两个关键点，即内存分配的对象以及初始化的类型。
内存分配的对象。Java 中的变量有「类变量」和「类成员变量」两种类型，「类变量」指的是被 static 修饰的变量，而其他所有类型的变量都属于「类成员变量」。在准备阶段，JVM 只会为「类变量」分配内存，而不会为「类成员变量」分配内存。「类成员变量」的内存分配需要等到初始化阶段才开始。 

例如下面的代码在准备阶段，只会为 factor 属性分配内存，而不会为 website 属性分配内存。
<div class="blockcode">
<pre class="brush:java;">
public static int factor = 3;
public String website = www.cnblogs.com/chanshuyi;</pre>
</div>
初始化的类型。在准备阶段，JVM 会为类变量分配内存，并为其初始化。但是这里的初始化指的是为变量赋予 Java 语言中该数据类型的零值，而不是用户代码里初始化的值。 

例如下面的代码在准备阶段之后，sector 的值将是 0，而不是 3。
<div class="blockcode">
<pre class="brush:java;">
public st