文章目录
- 1. 类加载器简介
- 2. 类加载器的种类
- 3. 类加载执行过程
- 3.1 加载
- 3.2 验证
- 3.3 准备
- 3.4 解析
- 3.5 初始化
- 3.6 使用
- 3.7 卸载
1. 类加载器简介
类加载器（Class Loader）是 Java 虚拟机（JVM）的一部分，JVM只会运行二进制文件，而类加载器（ClassLoader）的主要作用就是从文件系统、网络等地方加载Java类文件到内存，并在运行时动态链接和验证这些类。类加载器负责加载Java字节码文件，并将其转换为可执行的Java类或接口。类加载器通常按照层次结构组织，除了顶层的类加载器外，每个类加载器都有一个父类加载器。当类加载器需要加载一个类时，它会先尝试自己加载，如果无法找到，则会委托给父类加载器，直到顶层的类加载器尝试加载。如果所有的父类加载器都无法加载，则会抛出ClassNotFoundException 异常。
一个Java文件，它从编译到执行的整个过程。
- 类加载器：用于装载字节码文件(.class文件)
- 运行时数据区：用于分配存储空间
- 执行引擎：执行字节码文件或本地方法
- 垃圾回收器：用于对JVM中的垃圾内容进行回收
2. 类加载器的种类
- 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：它是JVM的一部分，负责加载Java的核心类库，如java.lang包中的类。它是JVM自身的一部分，由C++实现，不是Java类，因此在Java中无法直接获取到启动类加载器的引用。
- 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：它负责加载Java的扩展类库，位于JRE的lib/ext目录下的jar包。开发者可以通过系统属性java.ext.dirs指定扩展类库的路径。
- 应用程序类加载器（Application ClassLoader）：也称为系统类加载器，它负责加载应用程序的类，即开发者自己编写的类。它是ClassLoader类的子类，是Java中默认的类加载器。
- 自定义类加载器：开发者可以通过继承ClassLoader类，实现自己的类加载器。自定义类加载器可以加载特定路径下的类文件，或者从其他来源（如网络、数据库）加载类。
上述三种类加载器的层次结构如下如下：
类加载器采用双亲委派模型（Parent Delegation Model）来加载类。即当一个类加载器收到加载类的请求时，它会首先将这个请求委派给父加载器来尝试加载，只有当父加载器无法加载时，才会由当前加载器自己来加载。
这种层次结构的类加载器可以保证Java类的安全性和一致性。通过双亲委派模型，可以确保核心类库的安全性，避免了不同类加载器加载同一个类的问题。同时，开发者也可以通过自定义类加载器来实现特定的加载逻辑，例如加载加密的类文件、加载网络上的类等。
3. 类加载执行过程
类从加载到虚拟机中开始，直到卸载为止，它的整个生命周期包括了：加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载这7个阶段。其中，验证、准备和解析这三个部分统称为连接（linking）。
3.1 加载
- 通过类的全名，获取类的二进制数据流。
- 解析类的二进制数据流为方法区内的数据结构（Java类模型）
- 创建java.lang.Class类的实例，表示该类型。作为方法区这个类的各种数据的
访问入口
3.2 验证
验证类是否符合JVM规范，安全性检查
- 文件格式验证：是否符合Class文件的规范
- 元数据验证
- 这个类是否有父类（除了Object这个类之外，其余的类都应该有父类）
- 这个类是否继承（extends）了被final修饰过的类（被final修饰过的类表示类不能被继承）
- 类中的字段、方法是否与父类产生矛盾。（被final修饰过的方法或字段是不能覆盖的）
- 字节码验证：主要的目的是通过对数据流和控制流的分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的。
- 符号引用验证：符号引用以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何形式的字面量
int i = 3;
字面量：3
符号引用：i
3.3 准备
为类变量分配内存并设置类变量初始值
- static变量，分配空间在准备阶段完成（设置默认值），赋值在初始化阶段完成
- static变量是final的基本类型，以及字符串常量，值已确定，赋值在准备阶段完成
- static变量是final的引用类型，那么赋值也会在初始化阶段完成
3.4 解析
把类中的符号引用转换为直接引用
比如：方法中调用了其他方法，方法名可以理解为符号引用，而直接引用就是使用指针直接指向方法。
3.5 初始化
对类的静态变量，静态代码块执行初始化操作
- 如果初始化一个类的时候，其父类尚未初始化，则优先初始化其父类。
- 如果同时包含多个静态变量和静态代码块，则按照自上而下的顺序依次执行。
3.6 使用
JVM 开始从入口方法开始执行用户的程序代码
- 调用静态类成员信息（比如：静态字段、静态方法）
- 使用new关键字为其创建对象实例
3.7 卸载
当用户程序代码执行完毕后，JVM 便开始销毁创建的 Class 对象，最后负责运行的 JVM 也退出内存.
