Java程序的运行机制可以分为以下几个步骤：

编写Java源代码：首先，程序员需要使用Java编程语言编写源代码。Java源代码是以.java为扩展名的文本文件，包含了Java程序的逻辑和功能。

编译Java源代码：Java源代码需要通过Java编译器进行编译，生成字节码文件。字节码文件是以.class为扩展名的二进制文件，包含了Java程序的指令、变量和方法。

解释执行字节码文件：Java虚拟机（JVM）负责解释执行字节码文件。JVM是一个虚拟的计算机，它模拟了实际计算机的硬件和操作系统，能够运行字节码文件。

类加载：当Java程序被执行时，JVM会根据需要动态加载所需的类。Java类库和自定义类都会被加载到内存中。

执行Java程序：JVM会按照程序的逻辑和功能执行Java程序。程序员可以在程序中使用Java类库和自定义类提供的方法和变量。

垃圾回收：JVM还负责垃圾回收，它会自动回收不再使用的内存空间，防止程序出现内存泄漏等问题。

总的来说，Java程序的运行机制可以概括为：编写源代码 ->编译生成字节码文件 ->解释执行字节码文件 ->加载所需类 ->执行Java程序 ->垃圾回收。

AVA类加载机制详解

“代码编译的结果从本地机器码转变为字节码，是存储格式发展的一小步，却是变成语言发展的一大步”，这句话出自《深入理解JAVA虚拟机》一书，后面关于jvm的系列文章主要都是参考这本书。

JAVA源码编译由三个过程组成：

1、源码编译机制。

2、类加载机制

3、类执行机制

我们这里主要介绍编译和类加载这两种机制。

一、源码编译

代码编译由JAVA源码编译器来完成。主要是将源码编译成字节码文件（class文件）。字节码文件格式主要分为两部分：常量池和方法字节码。

二、类加载

类的生命周期是从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存结束。过程共有七个阶段，其中到初始化之前的都是属于类加载的部分

加载----验证----准备----解析-----初始化----使用-----卸载

系统可能在第一次使用某个类时加载该类，也可能采用预加载机制来加载某个类，当运行某个java程序时，会启动一个java虚拟机进程，两次运行的java程序处于两个不同的JVM进程中，两个jvm之间并不会共享数据。

1、加载阶段

这个流程中的加载是类加载机制中的一个阶段，这两个概念不要混淆，这个阶段需要完成的事情有：

1）通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。

2）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。

3）在java堆中生成一个代表这个类的Class对象，作为访问方法区中这些数据的入口。

由于第一点没有指明从哪里获取以及怎样获取类的二进制字节流，所以这一块区域留给我开发者很大的发挥空间。这个我在后面的类加载器中在进行介绍。

2、准备阶段

这个阶段正式为类变量（被static修饰的变量）分配内存并设置类变量初始值，这个内存分配是发生在方法区中。

1、注意这里并没有对实例变量进行内存分配，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在JAVA堆中。

2、这里设置的初始值，通常是指数据类型的零值。

private static int a = 3

这个类变量a在准备阶段后的值是0，将3赋值给变量a是发生在初始化阶段。

3、初始化阶段

初始化是类加载机制的最后一步，这个时候才正真开始执行类中定义的JAVA程序代码。在前面准备阶段，类变量已经赋过一次系统要求的初始值，在初始化阶段最重要的事情就是对类变量进行初始化，关注的重点是父子类之间各类资源初始化的顺序。

java类中对类变量指定初始值有两种方式：1、声明类变量时指定初始值；2、使用静态初始化块为类变量指定初始值。

初始化的时机

1）创建类实例的时候，分别有：1、使用new关键字创建实例；2、通过反射创建实例；3、通过反序列化方式创建实例。

new Test()

Class.forName(“com.mengdd.Test”)

2）调用某个类的类方法（静态方法）

Test.doSomething()

3）访问某个类或接口的类变量，或为该类变量赋值。

int b=Test.a

Test.a=b

4）初始化某个类的子类。当初始化子类的时候，该子类的所有父类都会被初始化。

5）直接使用java.exe命令来运行某个主类。

除了上面几种方式会自动初始化一个类，其他访问类的方式都称不会触发类的初始化，称为被动引用。

1、子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化。

public class SupClass

{    public static int a = 123

static

{

System.out.println("supclass init")

}

}public class SubClass extends SupClass

{    static

{

System.out.println("subclass init")

}

}public class Test

{    public static void main(String[] args)

{

System.out.println(SubClass.a)

}

}

执行结果：

supclass init123

2、通过数组定义引用类，不会触发此类的初始化

public class SupClass

{    public static int a = 123

static

{

System.out.println("supclass init")

}

}public class Test

{    public static void main(String[] args)

{

SupClass[] spc = new SupClass[10]

}

}

执行结果：

3、引用常量时，不会触发该类的初始化

public class ConstClass

{    public static final String A=  "MIGU"

static

{

System.out.println("ConstCLass init")

}

}public class TestMain

{    public static void main(String[] args)

{

System.out.println(ConstClass.A)

}

}

执行结果：

MIGU

用final修饰某个类变量时，它的值在编译时就已经确定好放入常量池了，所以在访问该类变量时，等于直接从常量池中获取，并没有初始化该类。

初始化的步骤

1、如果该类还没有加载和连接，则程序先加载该类并连接。

2、如果该类的直接父类没有加载，则先初始化其直接父类。

3、如果类中有初始化语句，则系统依次执行这些初始化语句。

在第二个步骤中，如果直接父类又有直接父类，则系统会再次重复这三个步骤来初始化这个父类，依次类推，JVM最先初始化的总是java.lang.Object类。当程序主动使用任何一个类时，系统会保证该类以及所有的父类都会被初始化。

反射机制：

Person p=new Person()

这是什么?当然是实例化一个对象了.可是这种实例化对象的方法存在一个问题,那就是必须要知道类名才可以实例化它的对象,这样我们在应用方面就会受到限制.那么有没有这样一种方式,让我们不知道这个类的类名就可以实例化它的对象呢?Thank Goodness!幸亏我们用的是java, java就提供了这样的机制.

1).java程序在运行时可以获得任何一个类的字节码信息,包括类的修饰符(public,static等),基类(超类,父类),实现的接口,字段和方法等信息.

2).java程序在运行时可以根据字节码信息来创建该类的实例对象,改变对象的字段内容和调用对象方法.

这样的机制就叫反射技术.可以想象光学中的反射,就像我们照镜子,镜子中又出现一个自己(比喻可能不太恰当,但是足以表达清楚意思了).反射技术提供了一种通用的动态连接程序组件的方法,不必要把程序所需要的目标类硬编码到源程序中,从而使得我们可以创建灵活的程序.

反射的实现步骤（ 不问不需要答) ，

1、获取类的常用方式有三种： a) Class.forName("包名.类名")，最常用、推荐；b) 包名.类名.class 最简捷；c) 对象.getClass 的方式获得。

2、对象的实例化,上面已经获取了类，只需要调用类的实例化方法,类.newInstance()便可。

3、获取属性和构造等，可以参考 JavaApi 的调用，类. getDeclaredFields,类. getConstructor(..)等。

Java的反射机制是通过反射API来实现的,它允许程序在运行过程中取得任何一个已知名称的类的内部信息.反射API位于java.lang.reflect包中.主要包括以下几类:

1).Constructor类:用来描述一个类的构造方法

2).Field类:用来描述一个类的成员变量

3).Method类:用来描述一个类的方法.

4).Modifer类:用来描述类内各元素的修饰符

5).Array:用来对数组进行操作.

Constructor,Field,Method这三个类都是JVM(虚拟机)在程序运行时创建的,用来表示加载类中相应的成员.这三个类都实现了java.lang.reflect.Member接口,Member接口定义了获取类成员或构造方法等信息的方法.要使用这些反射API,必须先得到要操作的对象或类的Class类的实例.通过调用Class类的newInstance方法(只能调用类的默认构造方法)可以创建类的实例.这样有局限性,我们可以先冲类的Class实例获取类需要的构造方法,然后在利用反射来创建类的一个实例.

类加载机制：

类的加载机制可以分为加载-链接-初始化三个阶段，链接又可以分为验证、准备、解析三个过程。

加载：通过类的加载器查找并加载二进制字节流的过程，在堆内存中的方法区生成 一个代表这个类的 java.lang.Class 对象，作为这个类的数据请求入口。（这里可以把上面类加载器加载文件的过程描述一下（参考版本一，不作重复））。

验证：主要是对一些词法、语法进行规范性校验，避免对 JVM 本身安全造成危害； 比如对文件格式，字节码验证，无数据验证等。但验证阶段是非必须的，可以通过参数 设置来进行关闭，以提高加载的时效。

准备：对类变量分配内存，并且对类变量预初始化，初始化成数据类型的原始值， 比如 static int a=11,会被初始化成成 a=0如果是 static double a =11,则会被初始化成 a=0.0； 而成员变量只会成实例化后的堆中初始化。

解析：把常量池中的符号引用转换为直接引用的过程。

初始化：对类的静态变量和静态块中的变量进行初始化。（上面的准备阶段可以作为 预初始化，初始到变量类型的原值，但如果被 final 修饰会进行真正初始化）

上面加载、链接、初始化的各个阶段并不是彼此独立，而是交叉进行，这点很重要 。

***class.forName和 classloader的区别

Class.forName 和 ClassLoader 都是用来装载类的，对于类的装载一般为分三个阶段加载、链接、编译，它们装载类的方式是有区别。

首先看一下 Class.forName（..），forName（..）方法有一个重载方法 forName(className,boolean,ClassLoader)，它有三个参数，第一个参数是类的包路径，第二个参数是boolean

类型，为 true 地表示 Loading 时会进行初始化，第三个就是指定一个加载器；当你调用class.forName(..)时，默认调用的是有三个参数的重载方法，第二个参数默认传入 true,第三个参数默认使用的是当前类加载时用的加载器。

ClassLoader.loadClass()也有一个重载方法，从源码中可以看出它默认调的是它的重载 方法 loadClass(name, false)，当第二参数为 false 时，说明类加载时不会被链接。这也是两者之间最大区别，前者在加载的时候已经初始化，后者在加载的时候还没有链接。如果你需要在加载时初始化一些东西，就要用 Class.forName 了，比如我们常用的驱动加载， 实际上它的注册动作就是在加载时的一个静态块中完成的。所以它不能被 ClassLoader 加载代替。