Java

# 类加载器

类加载器是JVM必不可少的一个部分，它负责将编译好的class文件加载到JVM虚拟机内部运行时数据区的方法区中来，供程序使用。ClassLoader只负责class文件的加载，而是否能够运行则由 Execution Engine 来决定。

# 类加载流程

类加载器加载流程一共有3个步骤，分别是：加载，链接，初始化。其中链接又分为验证，准备，解析三个步骤。

  • 加载:

    1. 将class文件加载到内存
    2. 将静态的数据结构转换成方法区中的运行时数据结构
    3. 在堆中生成一个java.lang.Class类对象来代表这个类，作为访问类信息数据的入口

  • 链接

    • 验证：确保加载的类符合 JVM 规范和安全，保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机的事件，其实就是一个安全检查。
    • 准备：为static变量在方法区中分配内存空间，设置变量的初始值，例如static int a = 3语句，赋初始值为a = 0（注意：准备阶段只设置类中的静态变量（方法区中），不包括实例变量（堆内存中），实例变量是对象初始化时赋值的）。
    • 解析：虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程（符号引用，比如import java.util.ArrayList这就算符号引用，直接引用就是指针或者对象地址，注意引用对象一定是在内存进行）。

  • 初始化：初始化其实就是一个赋值的操作，它会执行一个类构造器的<clinit>()方法。由编译器自动收集类中所有变量的赋值动作，此时准备阶段时的那个static int a = 3的例子，在这个时候就正式赋值为3。

# 类何时被初始化

上面介绍了类的加载流程，那么类什么时候才会被初始化呢？就是以下6种情况：

  • 创建类的实例，new对象的时候。
  • 访问类或者接口的静态变量，或者对类的静态变量赋值
  • 调用类的静态方法
  • 反射加载类对象Class.forName(类全路径名)
  • 子类被初始化的时候，作为父类的自己会被先初始化
  • JVM启动时标明的启动类

# 多个类加载器的类加载顺序

当有多个类加载器时，每个类只能被一个类加载器初始化一次，不同的类加载器也是有优先级的，有如下加载器：

  1. BootStrap ClassLoader：负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class，由C++实现，不是ClassLoader子类。
  2. Extension ClassLoader：负责加载java平台中扩展功能的一些jar包，包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包。
  3. App ClassLoader：负责加载classpath中指定的jar包及目录中class。
  4. Custom ClassLoader：属于应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader，如tomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现ClassLoader。

加载过程中会先检查类是否已经被加载，检查顺序自底向上逐层检查，如果发现已加载则不再加载。加载顺序则相反，自顶向下。

# 双亲委派机制

双亲委派机制即当我们一个底层类加载器比如Custom ClassLoader收到了加载一个类的请求的时候，并不会自己直接去加载它，而是委派父类加载器App ClassLoader去完成加载，层层往上委派，只有当父类加载器都反馈自己无法完成加载的时候，才会由子类加载器去尝试加载。

这样做可以确保不论用哪个加载器加载类，最终都会委派到最上层的加载器往下层层加载下来，确保不同的类加载器加载的结果一致，避免我们自己的代码影响到了JDK的代码。

# 参考资料

  1. 大白话带你认识JVM
  2. 别再说自己不会JVM了，看完这篇能和面试官扯上半小时
  3. Java类加载器总结

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