JVM类加载机制JVM类加载机制通过加载、验证、准备、解析、初始化五阶段将.class文件转换为Class对象，基于双亲

JVM类加载机制通过加载、验证、准备、解析、初始化五阶段将.class文件转换为Class对象，基于双亲委派模型保障核心类安全，支持自定义类加载器实现热部署、模块化等场景。

一、类加载过程

类加载分为五个阶段，按顺序严格进行（解析阶段可能动态发生）：

加载（Loading）
- 通过类全限定名获取二进制字节流。
- 将字节流转换为方法区的运行时数据结构。
- 生成java.lang.Class对象，作为方法区该类的访问入口。
验证（Verification）
- 确保字节码符合JVM规范且安全，包括：
  - 文件格式验证（魔数、版本等）。
  - 元数据验证（语义检查，如继承合法性）。
  - 字节码验证（栈帧、类型转换等逻辑）。
  - 符号引用验证（解析阶段的预检查）。
准备（Preparation）
- 为类变量（静态变量）分配内存并设置初始值（零值，如int=0）。
- 若变量为常量（final static），直接赋代码中定义的值。
解析（Resolution）
- 将常量池中的符号引用替换为直接引用（内存地址偏移量）。
- 涉及类、字段、方法、接口方法等符号引用解析。
初始化（Initialization）
- 执行类构造器<clinit>()方法，合并类变量赋值和静态代码块。
- JVM保证此方法线程安全，且父类<clinit>优先执行。

二、类加载器（ClassLoader）

采用分层模型，通过双亲委派机制协作：

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）
- C++实现，加载JAVA_HOME/lib下的核心库（如rt.jar）。
- 唯一没有父加载器的加载器。
扩展类加载器（Extension ClassLoader）
- Java实现，加载JAVA_HOME/lib/ext目录的扩展库。
应用程序类加载器（Application ClassLoader）
- 加载用户类路径（ClassPath）的类，默认的类加载器。
自定义类加载器
- 继承ClassLoader，重写findClass()方法。
- 用途：热部署、模块化加载、加密字节码等。

三、双亲委派模型（Parent Delegation Model）

工作流程
- 类加载请求优先委派父加载器处理。
- 若父加载器无法完成，子加载器才尝试加载。
优势
- 避免重复加载，确保核心类安全（如自定义java.lang.String无效）。
- 类具备层级关系，如Object类由Bootstrap加载，全局唯一。
打破双亲委派
- 场景：如Tomcat需隔离不同Web应用，OSGi实现模块化。
- 方法：重写loadClass()逻辑（如优先自行加载）。

四、类初始化触发条件

主动引用（触发初始化）
- new实例化对象、访问/设置静态字段（非常量）、调用静态方法。
- 反射调用（Class.forName()）。
- 初始化子类时，若父类未初始化，触发父类初始化。
- JVM启动时的主类（包含main()方法的类）。
被动引用（不触发初始化）
- 通过子类引用父类静态字段，仅父类初始化。
- 定义类的数组（如ClassA[] arr = new ClassA[10]）。
- 引用编译期常量（final static字段）。

五、常见问题与应用

自定义类加载器
- 继承ClassLoader，重写findClass()，调用defineClass()生成Class对象。
热部署实现
- 每个模块使用独立类加载器，重新加载修改后的类需新建加载器实例。
上下文类加载器
- 用于解决SPI（如JDBC）中父类加载器需访问子类加载器资源的场景。

六、示例代码：自定义类加载器

public class MyClassLoader extends ClassLoader {
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] bytes = loadClassData(name); // 从自定义路径读取字节码
        return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
    }

    private byte[] loadClassData(String className) {
        // 实现读取.class文件的逻辑
    }
}