从 class 文件到内存中的类，按先后顺序需要经过加载、链接以及初始化三大步骤。其中，链接过程中同样需要验证；而内存中的类没有经过初始化，同样不能使用。
Java 语言的类型分为两大类——基本类型(primitive types)和引用类型(reference types)，其中引用类型分为4种：类、接口、数组类和泛型参数。由于泛型参数会在编译过程中被擦除，因此 Java 虚拟机实际上只有前三种。在类、接口和数组类中，数组类是由 Java 虚拟机直接生成的，其他两种则有对应的字节流。
字节流最常见的形式要属由 Java 编译器生成的 class 文件。除此之外，我们也可以在程序内部直接生成，或者从网格中获取(例如网页中内嵌的小程序 Java applet)字节流。这些不同形式的字节流，都会被加载到 Java虚拟机中，成为类或接口。为了叙述方便，接下来统一使用“类”来称呼。
无论是直接生成的数组类，还是加载的类，Java 虚拟机都需要对其进行链接和初始化。
加载
加载，是指查找字节流，并且据此创建类的过程。对于非 Java 虚拟机直接生成的类来说，Java 虚拟机需要借助类加载器来完成查找字节流的过程。
类加载器的“祖师爷”叫启动类加载器(bootstrap class loader)，它是由 c++ 实现的，没有对应的 Java 对象，因此在 Java 中只能用 null 来指代。
除了启动类加载器之外，其他的类加载器都是java.lang.ClassLoader的子类，因此有对应的 Java 对象。这些类加载器需要先由另一个类加载器，比如说启动类加载器，加载至 Java 虚拟机中，方能执行类加载。
双亲委派模型：每当一个类加载器接收到加载请求时，它会先将请求转发给父 类加载器。在父 类加载器没有找到所请求的情况下，该类加载器才会尝试去加载。
在 Java 9 之前，启动类加载器负责加载最为基础、最为重要的类，比如存放在 JRE 的 lib 目录下 jar 包的类以及由虚拟机参数-Xbootclasspath指定的类。除了启动类加载器之外，另外两个重要的类加载器是扩展类加载器(extension class loader)和应用类加载器(application class loader)，均由 Java 核心类库提供。
扩展类加载器的父 类加载器是启动类加载器。它负责加载相对次要的、但又通用的类，比如存放在 JRE 的 lib/ext目录下 jar 包中的类(以及由系统变量 java.ext.dirs指定的类)。
应用类加载器的父 类加载器是扩展类加载器。它负责加载应用程序路径下的类。即虚拟机参数 -cp/-classpath、系统变量java.class.path或环境变量 CLASSPATH所指定的路径。默认情况下，应用程序所包含的类便是应用类加载器加载的。
Java 9 引入了模块系统，并且略微更改了上述的类加载。扩展类加载器改名为平台类加载器(platform class loader)。Java SE 中除了少数几个关键模块之外，其他模块均由平台类加载器所加载。
除了由 Java 核心类库提供的类加载器外，我们还可以加入自定义的类加载器，来实现特殊的加载方式。例如：我们可以对 class 文件进行加密，加载时再利用自定义的类加载器对其进行解密。
除了加载功能外，类加载器还提供了命名空间的作用。在 Java 虚拟机中，类的唯一性是由类加载器实现以及类的全名一同确定的。即便是同一串字节流，经由不同的类加载器加载，也会得到两个不同的类。在大型应用中，我们会借助这一特性，来运行同一个类的不同版本。
链接
链接，是指将创建的类合并至 Java 虚拟机中，使之能够执行的过程。它可分为验证、准备以及解析三个阶段。
验证阶段的目的，在于确保被加载类能够满足 Java 虚拟机的约束条件。准备阶段的目的，则是为被加载类的静态字段分配内存。Java 代码中对静态字段的具体初始化，则在稍后的初始化阶段进行。除了分配内存外，部分 Java 虚拟机还会在此阶段构造其他跟类层次相关的数据结构，比如说用来实现虚方法的动态绑定的方法表。
在 class 文件被加载到 Java 虚拟机之前，这个类无法知道其他类及其方法、字段所对应的具体地址。甚至不知道自己方法、字段的地址。因此，每当需要引用这些成员时，Java 编译器会生成一个符号引用。在运行阶段，这个符号引用一般都能无歧义地定位到具体目标上。
解析阶段的目的，正是将这些符号引用解析成为实际引用。如果符号引用指向一个未被加载的类，或未被加载类的字段或方法，那么解析将触发这个类的加载(未必触发这个类的链接以及初始化)。
Java虚拟机规范并没有要求在链接过程中完成解析。它仅规定了：如果某些字节码使用了符号引用，那么在执行这些字节码之前，需要完成对这些符号引用的解析。
初始化
在 Java 代码中，如果要初始化一个静态字段，我们可以在声明时直接赋值，也可以在静态代码块中对其赋值。
如果直接赋值的静态字段被final所修饰，并且它的类型是基本类型或字符串时，那么该字段便会被 Java 编译器标记成常量值(ConstantValue)，其初始化直接由 Java 虚拟机完成。除此之外，直接赋值操作，以及所有静态代码块中的代码，则会被 Java 编译器置于同一方法中，并把它命名为<clinit>，即 class init。
类加载的最后一步是初始化，便是为标记为常量值的字段赋值，以及执行<clinit>方法的过程。 Java 虚拟机会通过加锁来确保类的<clinit>方法仅被执行一次。只有初始化完成之后，类才正式成为可执行的状态。
类的初始化触发情况：
- 当虚拟机启动时，初始化用户指定的主类；
- 当遇到用以创建模板类实例的 new 指令时，初始化 new 指令的目标类；
- 当遇到调用静态方法的指令时，初始化该静态方法所在的类；
- 当遇到访问静态字段的指令时，初始化该静态字段所在的类；
- 子类的初始化会触发父类的初始化；
- 如果一个接口定义了
default方法，那么直接实现或者间接实现该接口的类的初始化，会触发该接口的初始化； - 使用反射 API 对某个类进行反射调用时，初始化这个类；
- 当初次调用 MethodHandle 实例时，初始化该 MethodHandle 指向的方法所在的类。
其他
Java中所有的非私有实例方法，都算是虚方法。调用这些方法的指令，也区分直接调用和虚调用。
被final修饰的静态成员变量，如果不是基本类型或字符串，也会放在clinit来做。
链接时取得的不是被加载类的地址，而是被加载类所调用的其他方法的地址。
在加载阶段就已经生成了 class 结构，已经写入方法区，只是被标记为未链接而暂时不能使用，如果验证失败会报错退出。