Java类加载过程

加载-Loading

• 职责
• 将.class文件，加载进JVM，并创建Class对象。

• 作用：
• 将类的.class文件中的原始字节流转换为方法区中的运行时数据结构。
• 在Java堆中创建一个Class对象，作为方法区这些数据的访问入口。

• 关键组件：
• 类加载器

• 涉及内容：
• 类加载器（如Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、Application ClassLoader及用户自定义类加载器）。
• Class文件格式。
• 二进制字节流到JVM内部结构的映射。

链接-Linking

• 职责：
• 验证类的正确性，为类变量分配内存，并解析该类创建的符号引用到具体的内存地址中。

• 作用：
• 确保类在JVM中正确、安全地布局。
• 将内存中的符号引用替换为可以直接由JVM使用的地址或指针。

• 三个阶段：
• 验证（Verification）：验证加载的类是否符合JVM规范。
• 准备（Preparation）：为类变量分配内存，并设置默认初始化值。
• 解析（Resolution）：将符号引用转化为直接引用。

• 涉及内容：
• 类和接口的解析。
• Java虚拟机规范中的数据类型和结构。
• 内存管理和符号表。

初始化-Initialization

• 职责：
• 执行静态初始化器和静态初始化块。
• 对类进行初始化，执行类构造器方法。

• 作用：
• 初始化类变量。

• 涉及内容：
• Java内存模型（JMM）。
• 类的生命周期。

相关问题

为什么需要不同的类加载器

• 隔离：不同的类加载器可以用于加载不同来源的代码，从而保证了运行时环境的安全性和类之间的隔离，防止类的名称冲突。

• 安全性：系统类和应用类使用不同的加载器，可以防止恶意代码替换核心的API类，增强JVM的安全性。

• 灵活性：允许从各种来源动态加载类，如从网络、动态生成的代码或其他文件格式。

不同类加载器之间的关系

• 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：
• 虚拟机的内置类加载器，负责加载Java的核心库（如rt.jar、resources.jar等JRE的核心类库）。
• 启动类加载器是用原生代码实现的，并不继承自java.lang.ClassLoader。

• 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：
• 从JDK的扩展目录（jre/lib/ext或者由系统属性java.ext.dirs指定的任何目录）加载类库。
• 是java.lang.ClassLoader的子类，其父加载器是启动类加载器。

• 应用程序类加载器（Application ClassLoader）：
• 类加载器架构中的默认类加载器，用于加载来自应用程序类路径（Classpath，环境变量中设置的）的类。
• 父加载器是扩展类加载器。

• 用户自定义加载器：
• 继承自java.lang.ClassLoader的加载器，用于特定的加载需求，如从网络或加密存储中加载类。

类加载器的加载原则

• 双亲委托机制：
• 当一个类加载器收到类加载的请求时，它首先不会自己尝试去加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成。
• 只有当父加载器无法完成这个请求时（它不认识这个类），子加载器才会尝试自己去加载。

• 可见性：
• 子加载器可以访问父加载器加载的类，而父加载器则不能访问子加载器加载的类。

• 单一性：
• 由同一个类加载器加载的类在JVM中只有一个唯一实例
• 这也是JVM保证加载的类在JVM内部的唯一性的方式。

没有被实例化的类，会被类加载器加载吗？

• 创建实例

• 访问静态成员：访问类的静态字段或调用类的静态方法也会触发类的加载。

• 反射：使用反射API如 Class.forName("com.example.MyClass") 来动态加载类，无论是否创建实例。

• 继承：当一个类被另一个类继承，父类将被加载（如果尚未加载）。即使子类没有被实例化，父类也需要加载以解析类的结构。

• 使用类或接口：直接使用类或接口来定义引用变量。