概览

Java运行时数据区也就是所谓的内存模型。包括以下5部分：

1. The pc Register（程序计数器/pc指针）
   Each Java Virtual Machine thread has its own pc (program counter) register. （每个java线程都有自己的程序计数器，即线程独享的。程序计数器就是用来记录下一条指令的地址的。）
2. Java Virtual Machine Stacks（java虚拟机栈/栈）
   Each Java Virtual Machine thread has a private Java Virtual Machine stack, created at the same time as the thread. it holds local variables and partial results, and plays a part in method invocation and return（就是常说的栈，用于存储局部变量，函数调用等，是线程独享的。）
3. Heap（堆）
   The Java Virtual Machine has a heap that is shared among all Java Virtual Machine threads.
   The heap is the run-time data area from which memory for all class instances and arrays is allocated.
   （数组和对象实例存储的地方，是线程间共享的。注意：谈到垃圾回收时会将堆划分为年轻代、老年代、永久代等，这些划分并非java虚拟机的规范。）
4. Method Area（方法区）
   The Java Virtual Machine has a method area that is shared among all Java Virtual Machine threads.
   The method area is analogous to the storage area for compiled code of a conventional language or analogous to the “text” segment in an operating system process.
   It stores per-class structures such as the run-time constant pool, field and method data, and the code for methods and constructors, including the special methods used in class and instance initialization and interface initialization.（用于存储每个类的结构，即类的Class对象，常量池等等，是线程间共享的。）

5. Native Method Stacks(本地方法栈)
   An implementation of the Java Virtual Machine may use conventional stacks, colloquially called “C stacks,” to support native methods (methods written in a language other than the Java programming language). （就是为调用native方法服务的栈）

详解

先上图，大概看看一个类是如何从加载运到行的。

类的加载过程

当程序要使用某个类时，如果该类还未被加我到内存中，则系统会通过类的如载，类的连接,类的初始化这三个步骤来来完成对类的加载。（简单理解就是将.class文件从磁盘中加载到内存中）

1. 类的加载
   通过类的完全限定名（包名和类名）查找此类的字节码文件，把类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，并存放在方法区内，然后利用字节码文件创建一个Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构并存放在堆区内。
   ●就是指将class文件读入内存， 并为之创建一个Java.lang.Class对象
   ●加载类会先加载父类
2. 连接
   验证：确保被加载类的正确性。class 文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机要求，不会危害虚拟机自身的安全。
   准备：为类的静态变量分配内存，并将其设置为默认值。此阶段仅仅只为静态类变量（即 static 修饰的字段变量）分配内存，并且设置该变量的初始值。（比如 static int num = 5，这里只将 num 初始化为0，5的值将会在初始化时赋值）。对于 final static 修饰的变量，编译的时候就会分配了，也不会分配实例变量的内存。
   解析：把类中的符号引用转换为直接引用。符号引用就是一组符号来描述目标，而直接引用就是直接指向目标的指针。相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄。
   3. 初始化
   类加载最后阶段，若该类具有父类，则先对父类进行初始化，执行非final静态变量赋值和静态代码块代码。
   

实例初始化

在上面类的加载完成后还没有创建类的实例（比如Student类已经加载到内存里面了，但是还没有创建Student对象），因此实例初始化就是创建类的实例。

在完成实例初始化之后，堆中就有了Student对象，此时就可以进行方法的调用或其他操作了。

类加载器

类加载器的作用
负责将.class文件加载到内存中, 并为之生成对应的java.lang.Class对象，上面所说的类加载过程就是类加载器完成的。

Java有以下3种内置类加载器：

1. Bootstrap class loader（根类加载器/引导类加载器）:它是虚拟机的内置类加载器，通常表示为null, 并且没有父null。
   根类加载器是最底层的类加载器，是虚拟机的一部分，它是由C++语言实现的，且没有父加载器，也没有继承 java.lang.ClassLoader 类。它主要负责加载由系统属性 “sun.boot.class.path” 指定的路径下的核心类库（即<JAVA_HOME>\jre\lib），出于安全考虑，根类加载器只加载 java、javax、sun开头的类。

2. Platform class loader(扩展类加载器):平台类加载器可以看到所有平台类,平台类包括由平台类加载器或其祖先定义的Java SE平台API,其实现类和JDK特定的运行时类扩展类加载器是指由原SUN公司实现的 sun.misc.Launcher.ExtClassLoader类（JDK9jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader类），它是由java语言编写，父加载器是根类加载器。负责加载<JAVA_HOME>\jre\lib\ext目录下的类库或者系统变量"java.ext.dirs"指定目录下的类库。

3. System class loader:(系统类加载器/应用类加载器)，也是纯java类，是原SUN公司实现的 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 类（JDK9是 jdk.internal.loader.ClassLoaders.AppClassLoader）。它的父加载器是扩展类加载器。它负责从classpath环境变量或者系统属性java.class.path所指定的目录中加载类，它是用户自定义的类加载器的默认父加载器。一般情况下，该类加载器是程序中默认的类加载器，可以通过ClassLoader.getSystemClassLoader() 直接获得。

双亲委派机制

如果需要calssLoader加载一个类时，该classLoader先委托自己的父加载器先去加载这个类，若父加载器能够加载，则由父加载器加载，否则才用classLoader自己加载的这个类。（除根类加载器，其他类加载器都有一个唯一的父类加载器，但他们之间不是继承关系）

为什么使用双亲委派机制：

1. **防止类重复加载。**当父类加载器已经加载了该类时，就没有必要子 ClassLoader 再加载一次。
2. 安全因素，防止加载到与核心API相同的类。假设通过网络传递一个名为java.lang.Object的类，通过双亲委托模式传递到启动类加载器，而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新加载网络传递过来的java.lang.Object，而直接返回已加载过的Object.class，这样便可以防止核心API库被随意篡改。

如何破坏双亲委派机制：

1. 自定义类加载器继承ClassLoader
2. 重写loadClass()方法

问题：可以通过自定义类加载器来加载自己的java.lang.System类吗？
答案：不行，因为加载类过程种是不能用自定义类加载器加载java开头的类，会抛出异常