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Java类加载问题

news 2025/7/5 4:05:23

Java 类加载是 Java 虚拟机（JVM）在运行时动态加载 .class 文件到内存的过程。这个过程和类的生命周期紧密相关。我们来系统地学习下 Java 类加载的过程、生命周期阶段、类加载器的作用 以及 相关细节和面试点。

🧩 一、类加载过程（Class Loading Process）

Java 类从 .class 文件变成 JVM 可执行的对象代码，会经过 七个步骤，可以分为三大阶段：

✅ 加载 -> 连接 -> 初始化：

加载（Loading）
 ↓
验证（Verification）
 ↓
准备（Preparation）
 ↓
解析（Resolution）
 ↓
初始化（Initialization）
 ↓
使用（Using）
 ↓
卸载（Unloading）

🧠 二、七大生命周期阶段详解：

1. 加载（Loading）

干什么： 找到 .class 文件并读取其字节流。
由谁干： 类加载器（ClassLoader）。
从哪来： 本地磁盘、网络、JAR 包等。
结果： 生成 java.lang.Class 类的实例。

2. 验证（Verification）

干什么： 验证字节码是否合法、符合 JVM 规范。
为什么要： 防止恶意或错误的类破坏 JVM 安全。
检查什么： 魔数、常量池、方法结构、控制流。

3. 准备（Preparation）

干什么： 为类的静态变量分配内存，并设置默认初始值（不会执行初始化赋值）。

static int a = 5;
// 在这阶段，a 分配了内存，值为 0，不是 5

4. 解析（Resolution）

干什么： 将常量池中的符号引用（Symbolic Reference）替换成直接引用（Direct Reference）。
如：把类名 "java/lang/Object" 转成真实的类对象。
⚠️：可能在运行时延迟解析（lazy resolve）。

5. 初始化（Initialization）

干什么： 执行类中的 <clinit>() 方法（静态代码块和静态变量初始化）。
初始化顺序：
1. 父类先初始化；
2. 子类再初始化；
3. 静态变量和静态代码块按出现顺序执行。

6. 使用（Using）

实例化对象、调用方法、访问字段 都属于使用阶段。

7. 卸载（Unloading）

何时： 某个类对应的 ClassLoader 被 GC 回收，并且该类无任何实例。
注意： JVM 很少卸载类，通常用于动态模块或热部署。

🎯 三、类加载器（ClassLoader）

Java 使用双亲委派模型：

BootstrapClassLoader（引导类加载器）
   ↑
ExtClassLoader（扩展类加载器）
   ↑
AppClassLoader（应用类加载器）
   ↑
自定义ClassLoader（如 SPI、插件等）

🚀 加载器加载顺序（查找顺序）：

请求父加载器先加载；
如果父加载器找不到，再由当前类加载器尝试加载；
保证核心类不会被覆盖（比如你写一个 java.lang.String 也不会被加载）。

📌 四、常见类加载时机（何时触发加载）

new 对象时
访问静态字段或方法
使用 Class.forName()
子类初始化时会先初始化父类
反射调用类成员时
启动主类时

❗ 五、面试重点&易错点：

点	内容
类何时初始化？	有静态变量/静态代码块时且被访问
类何时不会初始化？	引用数组不会触发类初始化
`<clinit>()` 和构造器区别？	`<clinit>()` 是类初始化，构造器是对象初始化
自定义 ClassLoader 作用？	动态加载模块、热更新、插件系统
双亲委派有什么好处？	安全、避免重复加载

🧪 小练习题：

class A {
    static {
        System.out.println("A static block");
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        A[] arr = new A[10]; // 会不会输出 A static block？
    }
}