JVM 类加载器在什么情况下会加载一个类？

类加载器（ClassLoader）会在多种情况下加载一个类，主要分为两大类：主动使用 和 被动使用。JVM 规范明确规定了类的主动使用场景，在这些场景下，类加载器会触发类的加载、链接和初始化。

1. 主动使用 (Active Use):

当 JVM 遇到以下情况时，会主动使用一个类，触发类加载器加载该类：

创建类的实例：

使用 new 关键字创建类的实例。
通过反射创建类的实例（Class.forName(), clazz.newInstance(), constructor.newInstance()）。

java 复制代码

MyClass obj = new MyClass(); // 主动使用 MyClass
Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass"); // 主动使用 MyClass
MyClass obj2 = (MyClass) clazz.newInstance(); // 主动使用 MyClass

访问类的静态变量 (static field):
- 读取或设置类的静态变量（getstatic 或 putstatic 字节码指令），除了 static final 修饰的编译时常量。
  * 编译时常量： static final 修饰的基本类型或字符串字面量，在编译时值已确定，不会触发类的初始化（直接从常量池中获取）。
  * 运行时常量: static final修饰，但值需要在运行时才能确定，会触发类的初始化。
java 复制代码
```
int value = MyClass.staticField; // 主动使用 MyClass (读取静态变量)
MyClass.staticField = 10;     // 主动使用 MyClass (设置静态变量)

// finalString 在编译期就能确定值, 直接从常量池获取, 不会触发 MyClass 初始化
String str = MyClass.finalString;

// finalValue 需要在运行时调用方法才能确定值, 会触发 MyClass 初始化
long time = MyClass.finalValue;
```
调用类的静态方法 (static method):
- 使用 invokestatic 字节码指令调用类的静态方法。
java 复制代码
```
MyClass.staticMethod(); // 主动使用 MyClass
```

反射 (Reflection):

使用 java.lang.reflect 包中的方法对类进行反射操作。

java 复制代码

Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass"); // 主动使用 MyClass
Method method = clazz.getMethod("myMethod"); // 主动使用 MyClass
Field field = clazz.getField("myField");    // 主动使用 MyClass

初始化类的子类：
- 当初始化一个类时，如果其父类还没有被初始化，则会先初始化其父类（接口除外）。
- 注意：初始化一个类的子类, 并不会触发该类所实现接口的初始化.
java 复制代码
```
// 假设 SubClass 是 MyClass 的子类
SubClass obj = new SubClass(); // 会先触发 MyClass 的初始化，再触发 SubClass 的初始化
```

Java 虚拟机启动时的主类：

当 Java 虚拟机启动时，会先初始化包含 main 方法的主类。

java 复制代码

// 运行 java MyMainClass
public class MyMainClass {
    public static void main(String[] args) {
        // ...
    }
} // 会触发 MyMainClass 的初始化

接口的初始化：
- 接口中定义了default方法 (JDK8及以后).
- 如果一个接口的实现类被初始化, 则该接口也会被初始化.
JDK 1.7+ 的动态语言支持:
- 如果一个 java.lang.invoke.MethodHandle 实例的解析结果为 REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic 的方法句柄，并且这个方法句柄对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
  - 使用 invokedynamic 指令.

2. 被动使用 (Passive Use):

定义:
- 除了上述主动使用的情况外，其他引用类的方式都不会触发类的初始化，称为被动使用。
- 被动使用不会执行类的 <clinit>() 方法（即不会执行静态变量赋值和静态代码块）。

常见场景：

通过子类引用父类的静态字段： 只会触发父类的初始化，不会触发子类的初始化。

java 复制代码

class SuperClass {
    static int value = 10;

    static {
        System.out.println("SuperClass initialized");
    }
}

class SubClass extends SuperClass {
    static {
        System.out.println("SubClass initialized");
    }
}

public class PassiveReference {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(SubClass.value); // 只会输出 "SuperClass initialized" 和 10
    }
}

定义类类型的数组： 不会触发类的初始化。
java 复制代码
```
MyClass[] arr = new MyClass[10]; // 不会触发 MyClass 的初始化
```
引用类的常量 (编译时常量)： 不会触发类的初始化（常量在编译阶段已存入常量池）。

java 复制代码

  class MyClass{
     public static final int CONSTANT_VALUE = 10; //编译时常量
   }
   public class Test{
      public static void main(String[] args){
        System.out.println(MyClass.CONSTANT_VALUE); //不会触发MyClass初始化
      }
   }

通过类加载器加载类，但不进行初始化：
- ClassLoader.loadClass() 方法默认只加载类，不进行初始化。
- 要触发类的初始化，需要调用 Class.forName(className, true, classLoader)，并将第二个参数设置为 true。
java 复制代码
```
 ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
 // 只加载，不初始化
Class<?> clazz1 = classLoader.loadClass("com.example.MyClass");

 // 加载并初始化
 Class<?> clazz2 = Class.forName("com.example.MyClass", true, classLoader);
```

总结：

类加载器会在遇到主动使用类的情况时加载类，包括创建实例、访问静态成员、反射、初始化子类、启动主类等。
被动使用类不会触发类的初始化，例如通过子类引用父类的静态字段、定义类类型的数组、引用编译时常量等。
ClassLoader.loadClass() 默认只加载类，不进行初始化。要加载并初始化类，可以使用 Class.forName()。
了解类加载的时机我助于我们排查类加载相关的错误（例如 NoClassDefFoundError、ClassNotFoundException）、优化程序性能（例如延迟加载）以及实现一些高级功能（例如热部署）