类加载机制和双亲委派机制

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📕我是廖志伟，一名Java开发工程师、Java领域优质创作者、CSDN博客专家、51CTO专家博主、阿里云专家博主、清华大学出版社签约作者、产品软文创造者、技术文章评审老师、问卷调查设计师、个人社区创始人、开源项目贡献者。🌎跑过十五公里、徒步爬过衡山、🔥有过三个月减肥20斤的经历、是个喜欢躺平的狠人。

📘拥有多年一线研发和团队管理经验，研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、Spring MVC、SpringCould、Mybatis、Dubbo、Zookeeper)，消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RockerMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。🎥有从0到1的高并发项目经验，利用弹性伸缩、负载均衡、报警任务、自启动脚本，最高压测过200台机器，有着丰富的项目调优经验。

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📺有句老话说的好，牛逼之前都是傻逼式的坚持，希望自己可以通过大量的作品、时间的积累、个人魅力、运气、时机，可以打造属于自己的技术影响力。
💥内心起伏不定，我时而激动，时而沉思。我希望自己能成为一个综合性人才，具备技术、业务和管理方面的精湛技能。我想成为产品架构路线的总设计师，团队的指挥者，技术团队的中流砥柱，企业战略和资本规划的实战专家。
🎉这个目标的实现需要不懈的努力和持续的成长，但我必须努力追求。因为我知道，只有成为这样的人才，我才能在职业生涯中不断前进并为企业的发展带来真正的价值。在这个不断变化的时代，我必须随时准备好迎接挑战，不断学习和探索新的领域，才能不断地向前推进。我坚信，只要我不断努力，我一定会达到自己的目标。

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💡在这个美好的时刻，本人不再啰嗦废话，现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来，我将为大家呈现正文内容。

🍊 类加载机制和双亲委派机制

第一步，加载，一个Java源文件进行编译之后，成为一个class字节码文件存储在磁盘上面，这个时候jvm需要读取这个字节码文件，通过通过IO流读取字节码文件，这一步就是加载。

类加载器将.class文件加载到JVM，首先是看当前类是不是使用自定义加载类加载的，如果不是，就委派应用类加载器加载，如果有加载过这个class文件，那就不用再加载了。如果没有，那么会拿到父加载器，然后调用父加载器的loadClass方法。父类的扩展类加载器同理也会先检查自己是不是已经加载过，如果没有再往上，看看启动类加载器。到启动类加载器，已经没有父加载器了，这时候开始考虑自己是否能加载了，如果自己加载不了，就会下沉到子加载器去加载，一直到最底层，如果没有任何加载器能加载，就会抛出ClassNotFoundException找不到类异常，这就是所谓的双亲委派机制。
这种机制可以避免，同路径下的同文件名的类，比如，自己写了一个java.lang.obejct，这个类和jdk里面的object路径相同，文件名也一样，这个时候，如果不使用双亲委派机制的话，就会出现不知道使用哪个类的情况，而使用了双亲委派机制，它就委派给父类加载器就找这个文件是不是被加载过，从而避免了上面这种情况的发生。

第二步，验证，JVM读到文件也不是直接运行，还需要校验加载进来的字节码文件是不是符合JVM规范

验证的第一步就是文件的格式验证，验证class文件里面的魔数和主次版本号，发现它是一个jvm可以支持的class文件并且它的主次版本号符合兼容性要求，所以验证通过。

第三步，加载，它会将class文件这个二进制静态文件转化到方法区里面，转化为方法区的时候，会有一个结构的调整，将静态的存储文件转化为运行时数据区，这个转化等于说又回到了加载。

接着到了方法区的运行时数据区以后，在java堆内存里面生成一个当前类的class对象，作为方法区里面这个类，被各种访问的一个入口。比如说object类，它是所有类都继承它，访问它，所以它也需要一个被各种类访问的入口。object类先加载，加载完成之后，它经过这一系列的操作，把自己java.lang.object放到这个堆里面，要让其他的类进行访问，这个也是加载。

第四步，继续验证，接着元数据验证，它会对字节码描述的信息进行语义分析，比如：这个类是不是有父类，是不是实现了父类的抽象方法，是不是重写了父类的final方法，是不是继承了被final修饰的类等等。

然后字节码验证，通过数据流和控制流分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的，比如：操作数栈的数据类型与指令代码序列是不是可以配合工作，方法中的类型转换是不是有效等等。

最后符号引用验证：确保解析动作可以正确执行，比如说：通过符号引用是不是可以找到对应的类和方法，符号引用中类、属性、方法的访问性是不是能被当前类访问等，验证完成之后，需要做准备。

第五步，分配内存空间，准备就是给类的静态变量分配内存，并赋予默认值。我们的类里，可能会包含一些静态变量，比如说public static int a = 12; 得给a这个变量分配个默认值 0，再比如public static User user = new User(); 给 static的变量User分配内存，并赋默认值null。如果是final修饰的常量，就不需要给默认值了，直接赋值就可以了。

第六步，解析，解析就是将符号引用变为直接引用，该阶段会把一些静态方法替换为指向数据储存在内存中的指针或者句柄，也就是所谓的直接引用，这个就是静态链接过程，是在初始化之前完成。有静态链接就有动态链接，动态链接是在程序运行期间完成将符号引用替换为直接引用，比如静态方法里面有个方法，在运行的时候，方法是存放在常量池中的符号，运行到这个符号，就是找这个符号对应的方法区，因为代码的指令是加载到方法区里面去的，最后把方法对应代码的地址放到栈帧中的动态链接里。

编译器中的解析阶段其目的是将符号引用（如变量、函数等名字）转换成直接引用（如指向内存中的地址），从而使程序能够正确地执行。
直接引用是指程序中直接使用的方法或数据在内存中对应的地址。在程序编译期间，编译器将所有的方法和数据按照一定的规则映射到内存中的不同位置，生成可执行文件。在程序运行期间，程序通过直接引用来访问这些方法和数据，直接引用一般是一个绝对地址或偏移量。因此，在程序运行时，操作系统需要将程序中的符号引用转换成直接引用，以正确地访问方法和数据。
符号引用是指程序中使用的方法或数据的标识符，不是直接的内存地址。在编译期间，编译器不能确定符号引用对应的具体地址，因为这些方法和数据在运行时可能会被加载到不同的内存地址上。因此，在编译期间，编译器将符号引用记录在符号表中，并在链接期间将符号引用解析为直接引用。在操作系统加载程序之前，链接器会根据符号表中的信息，找到并解析程序中所有的符号引用，将它们转换为直接引用。
静态链接是指将程序中所有需要用到的代码和数据在编译时就全部链接成一个可执行文件的过程。在静态链接过程中，编译器会将静态库中的函数和变量复制到可执行文件中，形成一个完整的可执行文件。在程序运行时，所有的代码和数据都存在于内存中，程序不需要再依赖外部库文件或动态链接库。静态链接的缺点是可执行文件较大，不易于维护和更新。
动态链接是一个程序运行时（运行期间）连接目标文件模块的过程，将需要的代码添加到进程的地址空间中，并将不同的模块组合在一起，使它们能够相互调用。在动态链接的过程中，程序中的符号引用被动态解析为直接引用，这样程序才能正确地访问方法和数据。动态链接的好处是减小了程序的大小，同时也方便了程序的更新和维护。常见的动态链接库（DLL）就是使用动态链接方式加载的。
在静态链接过程中，一些静态方法会被替换成直接引用，这个过程在程序初始化之前完成。动态链接是在程序运行期间完成，它会将符号引用替换成直接引用，使程序能够正确地访问方法和数据。具体来说，动态链接会将符号引用对应的方法的代码地址放到栈帧中的动态链接里，从而实现符号引用到直接引用的转换。

第七步，初始化了，初始化就是对类的静态变量初始化为指定的值并且会执行静态代码块。比如准备阶段的public static final int a = 12;这个变量，就是准备阶段给static变量a赋了默认值0，这一步就该把12赋值给它了。还有static的User public static User user = new User(); 把User进行实例化。

第八步，就是使用和卸载了，到此整个加载流程就走完了。
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