java--類加載機制

概述

Java是運行在Java的虛擬機(JVM)中的，但是它是如何運行在JVM中了呢？我們在IDE中編寫的Java源代碼被編譯器編譯成.class的字節碼文件。然后由ClassLoader負責將這些class文件給加載到JVM中去執行。

Java從編碼到執行大概流程如圖：

類加載流程

當一個類收到了類加載請求，他不會直接加載類，而是通過雙親委派機制選擇合適的類加載器去加載

雙親委派機制

JVM中提供了三層的ClassLoader：

BootstrapClassLoader:主要負責加載核心的類庫(rt.jar 等)。

ExtensionClassLoader：主要負責加載jre/lib/ext目錄下的一些擴展的jar。

ApplicationClassLoader：主要負責加載應用程序的

雙親委派圖解：

當一個Hello.class這樣的文件要被加載時。不考慮我們自定義類加載器，首先會在AppClassLoader中檢查是否加載過，如果有那就無需再加載了。如果沒有，那么會拿到父加載器，然后調用父加載器的loadClass方法。父類中同理也會先檢查自己是否已經加載過，如果沒有再往上。注意這個類似遞歸的過程，直到到達Bootstrap classLoader之前，都是在檢查是否加載過，并不會選擇自己去加載。直到BootstrapClassLoader，已經沒有父加載器了，這時候開始考慮自己是否能加載了，如果自己無法加載，會下沉到子加載器去加載，一直到最底層，如果沒有任何加載器能加載，就會拋出ClassNotFoundException

可以通過實現classLoader打破雙親委派

為什么要設計這種機制

1、防止類核心被篡改，如果有人想替換系統級別的類：String.java。篡改它的實現，在這種機制下這些系統的類已經被Bootstrap classLoader加載過了（為什么？因為當一個類需要加載的時候，最先去嘗試加載的就是BootstrapClassLoader），所以其他類加載器并沒有機會再去加載，從一定程度上防止了危險代碼的植入
2、避免類的重復加載

類加載

Java 類加載（Class Loading）指的是將類的字節碼文件加載到 Java 虛擬機中，并轉換成 Java 類模板對象（Class Object）的過程。在 Java 中，類加載器負責加載類，并將類加載到 Java 虛擬機內存中，使得 Java 程序可以運行。

類加載過程

當程序主動使用某個類時，如果該類還未被加載到內存中，則系統會通過如下三個步驟來對該類進行初始化。

1. 加載（Loading）：將字節碼文件讀入內存，并生成對應的 Class 對象，這個過程由類加載器完成。

2. 連接（Linking）：

   • 驗證（Verification）：確保字節碼符合 Java 虛擬機規范，并且沒有安全漏洞。
   • 準備（Preparation）：為類的靜態變量分配存儲空間，并設置默認初始值。
   • 解析（Resolution）：將類中的符號引用轉換成直接引用，即將常量池中的符號引用轉換成內存地址。

3. 初始化（Initialization）：為類的靜態變量賦值，并執行靜態代碼塊。