【JVM】类加载机制、类加载器、双亲委派模型详解

news2025/1/12 15:51:09

文章目录

前言
一、类加载机制
二、类加载器
三、双亲委派模型
总结

前言

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JavaSE基础: 基础语法, 类和对象, 封装继承多态, 接口, 综合小练习图书管理系统等
Java数据结构: 顺序表, 链表, 堆, 二叉树, 二叉搜索树, 哈希表等
JavaEE初阶: 多线程, 网络编程, TCP/IP协议, HTTP协议, Tomcat, Servlet, Linux, JVM等(正在持续更新)

提示：是正在努力进步的小菜鸟一只，如有大佬发现文章欠佳之处欢迎批评指点~ 废话不多说，直接上干货！

一、类加载机制

类加载是指：把 .class 文件加载到内存, 得到类对象的过程
类加载被分为 5 个步骤：

1, 加载(Loading): 查找并加载这个类的二进制文件(.class文件), 并读取文件内容
2, 验证(Verification): 验证这个二进制文件是否符合《Java虚拟机规范》, 是否有正确的文件格式、是否有正确的访问权限等
这一阶段的目的是确保 Class 文件的字节流中包含的信息符合《Java虚拟机规范》的全部约束要求，保证这些信息被当作代码运行后不会危害虚拟机自身的安全
3, 准备(Preparation): 给类对象(静态变量)分配内存空间, 此时的静态变量都是默认值
4, 解析(Preparation): 将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程, 也就是初始化常量的过程

这些常量在.class文件中存在时, 只知道相互之间的相对位置, 并不知道在内存中的实际位置, 这时候的常量就是“符号引用”, 加载到内存中后, 这些常量有了自己的内存地址(相对位置不变), 此时的常量就是直接引用

5, 初始化(Initialization): 真正开始执行类中编写的 Java 程序初始化的代码, 将主导权移交给应用程序, 初始化阶段就是执行类构造器方法的过程(初始化静态成员, 执行静态代码块, 如果有父类就去加载父类)

什么时候进行类加载？
并非是JVM一致性, 就把程序中所有的类都加载, 而是非必要不加载, 类似于懒汉模式, 以下三种情况会触发类加载 :

1, 创建了这个类的实例
2, 调用这个类的静态方法
3, 创建了子类的实例 / 调用了子类的静态方法, 会加载当前(父)类

二、类加载器

类加载器（Class Loader）是 Java 虚拟机（JVM）的重要组成部分, 负责将字节码文件加载到内存中并转换为可执行的类
类加载器分为三种 :

启动类加载器（Bootstrap Class Loader）：它是 JVM 的内部组件，负责加载 Java 核心类库（如java.lang） 和其他被系统类加载器所需要的类。启动类加载器是由 JVM 实现提供的，通常使用本地代码来实现
扩展类加载器（Extension Class Loader）：负责加载 Java 的扩展类库（如 java.util、java.net）等
系统类加载器（System Class Loader）：负责加程序员自己写的类以及第三方库中的类

其实还有第四种: 自定义类加载器, 此处就不讨论了

三、双亲委派模型

双亲委派模型是类加载机制中第一步: 查找 .class 文件的过程

具体来说: 如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到最顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去完成加载
在这里插入图片描述

双亲委派模型的优点：

避免重复加载类：比如 A 类和 B 类都有一个父类 C 类，那么当 A 启动时就会将 C 类加载起来，那么在 B 类进行加载时就不需要在重复加载 C 类了
安全性：使用双亲委派模型也可以保证了 Java 的核心 API 不被篡改，如果没有使用双亲委派模型，而是每个类加载器加载自己的话就会出现一些问题，比如我们编写一个称为 java.lang.Object 类的话，那么程序运行的时候，系统就会出现多个不同的 Object 类，而有些 Object 类又是用户自己提供的，因此安全性就不能得到保证了