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Java 类加载机制概述

Java 虚拟机（JVM）通过类加载机制，从描述类的Class文件中将描述类的数据加载到内存中，并对数据进行校验、转化、解析和初始化，最终生成可以直接运行的Java类型。这个过程依赖于运行时动态加载和动态链接两个特点。

类加载的时机

类从被加载到虚拟机内存中到被卸载出内存的整个生命周期包括以下阶段：

类加载过程

1. 加载（Loading）

• 获取类的二进制字节流，主要是通过类名。
• 将静态存储结构转化为方法区运行时数据结构。
• 创建Class对象作为方法区的数据访问入口。

2. 验证（Verification）

• 文件格式验证：确认Class文件格式符合规范。
• 元数据验证：校验类信息是否符合Java语言规范。
• 字节码验证：确保类中定义的方法行为合法。
• 符号引用验证：防止解析错误。

3. 准备（Preparation）

• 为所有static变量分配内存。
• 初始化常量值（如0、null等）。

4. 解析（Resolution）

• 替换符号引用为直接引用。

5. 初始化（Initialization）

• 执行类构造器（cls initializer），稍后将详细说明。
• 注意：类初始化顺序取决于类的定义顺序，且static变量必须在静态代码块之前使用。

类加载器机制

1. 类与类加载器关系

• 每个类加载器都有独特的类名称空间。
• 追踪加载器使得两个类相同只有在由同一加载器加载的情况下才成立。

2. 双亲委派模型

• JVM中的类加载器分为两类：Bootstrap ClassLoader（启动类加载器）由C++实现；其他类加载器由Java实现且继承自ClassLoader。

• 实现方式：每个类加载器都有一个父类加载器（除了Bootstrap ClassLoader）。类加载过程由顶层的启动类加载器完成，具体加载由子类完成。

双亲委派的工作原理

• 如果加载请求无法完成，则子类加载器会将请求传递给父类加载器。
• 流程结束时，启动类加载器未找到对应的类时，才会返回null，子类开始尝试自己加载类。

JDK的类加载器体系

• Bootstrap ClassLoader：无法被Java程序直接使用，主要用于内置资源。
• Extension ClassLoader：由用户扩展的类加载器。
• System ClassLoader：负责加载应用程序类路径中的类，周知用于用户程序默认类加载器。

###破坏双亲委派的方式

双亲委派机制可以被自定义化，常见方法包括：

• 修改类加载器逻辑。
• 创建自定义的ClassLoader实现。

通过破坏双亲委派，可以实现灵活的类加载策略，如隔离冲突或实现特定场景下的加载行为。

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