Java类加载过程

​​Java类加载机制（Class Loading）​

类加载是JVM将.class文件加载到内存，并转换成Class对象的过程。整个过程分为​​加载、连接（验证、准备、解析）、初始化​​三个阶段。

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一、三个阶段的具体分工​​

​​1. 加载阶段（Loading）​​

• ​​执行者​​：​​类加载器（ClassLoader）​​
• ​​任务​​：
  • 根据类的全限定名（如java.lang.String）查找.class文件的二进制数据（本地文件、网络等）加载到JVM内存。
  • JVM将二进制数据读入内存，并在堆中生成一个Class对象（后续反射的入口）。
• ​​关键点​​：
  • 类加载器通过findClass()或defineClass()方法完成加载。
  • 双亲委派模型在此阶段生效（优先委派父加载器加载）。

​​2. 连接阶段（Linking）​​

• ​​执行者​​：​​JVM（而非类加载器）​​
• ​​子阶段​​：
  1. ​​验证（Verification）​​：检查字节码是否符合JVM规范（如魔数、语法校验）。
  2. ​​准备（Preparation）​​：为静态变量分配内存并赋默认值（如int默认为0）。
  3. ​​解析（Resolution）​​：将符号引用（如类名、方法名）转为直接引用（内存地址）。
• ​​关键点​​：
  • 连接阶段由JVM内部实现，类加载器不直接参与。
  • 解析阶段可能触发其他类的加载（如类A引用了类B，需先加载类B）。

​​3. 初始化阶段（Initialization）​​

• ​​执行者​​：​​JVM（调用类加载器加载的代码）​​
• ​​任务​​：
  • 执行静态代码块（static{}）和静态变量的显式赋值。
  • 初始化父类（如果尚未初始化）。
• ​​关键点​​：
  • JVM通过执行<clinit>方法（编译器生成的类初始化方法）完成初始化。
  • 类加载器仅负责加载类的字节码，不控制初始化逻辑。

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​​二、类加载器（ClassLoader）​​

​​1. 分类​​

加载器	加载路径	备注
​​Bootstrap ClassLoader​​	JRE/lib/rt.jar等核心库	C++实现，父加载器为null
​​Extension ClassLoader​​	JRE/lib/ext目录	加载扩展类
​​Application ClassLoader​​	用户程序的classpath（如./target/classes）	默认的类加载器
​​自定义ClassLoader​​	用户指定路径	需继承ClassLoader

​​2. 双亲委派模型（Parents Delegation）​​

• ​​规则​​：类加载请求优先委派给父加载器处理，父加载器无法完成时才自己加载。
• ​​目的​​：避免重复加载，保证核心类（如java.lang.Object）的安全性和唯一性。

// 双亲委派的代码实现（ClassLoader.loadClass()）
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) {synchronized (getClassLoadingLock(name)) {// 1. 检查是否已加载Class<?> c = findLoadedClass(name);if (c == null) {// 2. 委派给父加载器try {if (parent != null) {c = parent.loadClass(name, false);} else {c = findBootstrapClassOrNull(name);}} catch (ClassNotFoundException e) {}// 3. 父加载器失败后自行加载if (c == null) {c = findClass(name);}}return c;}
}

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​​三、破坏双亲委派的场景​​

1. ​​SPI（Service Provider Interface）​​
   • 如JDBC的DriverManager需加载不同厂商的实现类（通过Thread.currentThread().getContextClassLoader()）。
2. ​​热部署​​（如Tomcat）
   • 每个Web应用使用独立的ClassLoader，优先加载自身路径的类。

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​​四、类加载的面试问题​​

​​1. 类加载的触发条件？​​

• 主动使用类时（如new、静态方法调用、反射等），但被动引用（如子类调用父类静态变量）不会触发子类初始化。

​​2. 静态代码块、构造代码块、构造方法的执行顺序？​​

public class Example {static { System.out.println("静态代码块"); } // 类初始化时执行{ System.out.println("构造代码块"); }       // 每次new对象时执行（在构造方法前）public Example() { System.out.println("构造方法"); }
}

​​输出​​：

静态代码块
构造代码块
构造方法

​​3. 如何自定义ClassLoader？​​

• 继承ClassLoader，重写findClass()方法（通常不破坏双亲委派）。

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​​五、总结​​

• ​​类加载流程​​：加载 → 验证 → 准备 → 解析 → 初始化。
• ​​双亲委派​​：保证核心类安全，但可被SPI、热部署等场景打破。
• ​​应用场景​​：热加载、模块化、代码加密（如自定义ClassLoader解密字节码）。