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java类加载阶段与双亲委派机制

news 来源：原创 2025/6/27 0:26:23

java执行过程:.java->.class->然后被jvm加载解释执行。

一、类加载机制的三个阶段

  1. ​​加载（Loading）​​

    • ​​任务​​：通过类的全限定名获取二进制字节流（如从文件系统、网络等），将字节流转换为方法区的运行时数据结构，并在堆生成对应的 java.lang.Class 对象作为访问入口

  2. ​​链接（Linking）​​

    • ​​验证（Verification）​​：检查字节码是否符合 JVM 规范（如魔数 0xCAFEBABE、版本号、语义合法性），防止恶意代码破坏虚拟机安全。
    • ​​准备（Preparation）​​：为静态变量分配内存并设置默认初始值（如 int 类型初始化为 0，引用类型初始化为 null）。若变量是 static final，则在此阶段直接赋初值。
    • ​​解析（Resolution）​​：将常量池中的符号引用（如类名、方法名）转换为直接引用（内存地址），以支持高效调用。

  3. ​​初始化（Initialization）​（执行类的静态初始化代码，包括静态字段的赋值和静态代码块的执行。）​

    •  初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法的过程。类构造器<clinit>()方法是由编译器自动收集（类构造器是构造类信息的，不是构造类对象的构造器），类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块(static块)中的语句合并产生的；

    • 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化、则需要先触发其父类的初始化；

    • 虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

    • ​​触发条件​​：首次主动使用类时触发，例如：
      • 虚拟机启动时,初始化main方法的类;
      • new一个类的对象;
      • 调用类的静态成员（除final）和静态方法；
      • 反射调用类；
      • 初始化一个类，如果其父类没有初始化，则先初始化其父类。
    • 不会触发初始化的情况
      • 调用父类的静态变量；
      • 通过数组定义类引用；
      • 引用常量不会触发类初始化（final）在链接阶段已经存入调用类的常量池了。

二、类加载器层次结构

Java 类加载器采用分层模型，包括以下三类核心加载器：

  1. ​​启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）​​

  2. ​​扩展类加载器（Extension ClassLoader）​​

  3. ​​应用程序类加载器（Application ClassLoader）​​

三、双亲委派模型

​​核心流程​​：

  1. 类加载器收到加载请求时，先委托父加载器处理。
  2. 父加载器递归向上委派，直到启动类加载器。

​​优势​​：

​​示例​​：
用户编写的 HelloWorld 类会依次委派给 Application → Extension → Bootstrap 加载器。核心加载器无法加载时，最终由 Application 加载器在 ClassPath 中找到并加载。

四、自定义类加载器

​​实现方式​​：继承 ClassLoader 类，重写 findClass() 方法，定义从特定路径（如加密文件、网络）加载字节码的逻辑。

​​应用场景​​：

  • 热部署：动态加载修改后的类；
  • 模块化隔离：如 Tomcat 为每个 Web 应用分配独立类加载器。

五、类的唯一性

  • ​​同一类加载器​​：同一全限定名的类，由同一加载器加载时，JVM 会视为同一个类。
  • ​​不同类加载器​​：不同加载器加载的同一全限定名类，会被 JVM 视为不同类（instanceof、equals() 均返回 false）。

六、核心要点总结

  1. ​​阶段与任务​​：清晰描述加载（获取字节流）、链接（验证+准备+解析）、初始化（执行 <clinit>）的核心任务。
  2. ​​双亲委派模型​​：强调委派流程与安全性设计，举例说明其如何避免类冲突。
  3. ​​类加载器层次​​：明确 Bootstrap、Extension、Application 的职责与父子关系。
  4. ​​动态性体现​​：结合动态代理、热部署等场景说明类加载的灵活性。

​​扩展思考​​：

  • 如何打破双亲委派？例如 JDBC 通过线程上下文类加载器加载驱动实现类。
  • 类卸载条件：需满足所有实例被回收、加载器被回收、Class 对象无引用。

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