面试tips--JVM(3)--类加载过程

🔹 JVM 类加载的五个阶段（常说三个：加载、链接、初始化）

严格来说有 五个阶段，其中 链接 又分为三个子阶段：

1.加载（Loading）

• 通过类的全限定名（package + className），由类加载器（ClassLoader）查找并加载类的字节码文件（.class）。

• 常见的类加载器：

  • Bootstrap ClassLoader（启动类加载器）：加载 JDK 核心类库 rt.jar、java.base 等。

  • Extension ClassLoader（扩展类加载器）：加载 jre/lib/ext 或 java.ext.dirs 目录下的类。

  • Application ClassLoader（应用类加载器）：加载 classpath 下的类。

  • 用户自定义 ClassLoader。

• 最终将 .class 字节流读入内存，在方法区生成对应的 运行时类结构（Class 对象），并在堆中创建 java.lang.Class 实例。

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2. 链接（Linking）
链接 = 验证 + 准备 + 解析

1. 验证（Verification）

   • 确保字节码文件的正确性与安全性，避免非法操作。

   • 例如：栈数据不会溢出、方法调用合法、类型转换安全。

   • 验证不通过会抛出 VerifyError。

2. 准备（Preparation）

   • 为类的 静态变量（static field） 分配内存，并赋予 默认值（而不是赋程序员写的值）。

   • 例如：

     public static int a = 10;
     

     在 准备阶段，a 的值是 0（默认 int 值），赋值为 10 会在 初始化阶段执行。

3. 解析（Resolution）

   • 将常量池中的符号引用（Symbolic Reference，例如 "java/lang/String"）转换为 直接引用（Direct Reference，例如内存地址指针、方法表索引）。

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3. 初始化（Initialization）

• 执行类构造器 <clinit>() 方法（由编译器自动收集所有 static {} 块和静态变量赋值语句组成）。

• JVM 保证 类初始化是线程安全的，即同一个类的 <clinit>() 方法在多线程下只会被执行一次。

• 触发类初始化的时机：

  • 使用 new 实例化对象

  • 调用类的静态方法

  • 访问类的静态变量（非 final 常量）

  • 反射 Class.forName()

  • JVM 启动时加载主类（含 main 方法的类）

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4. 使用（Using）

• 类被加载到内存并初始化后，可以被正常使用。

• 例如：创建对象、调用方法、访问字段。

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5. 卸载（Unloading）

• 类的生命周期结束后，卸载出 JVM。

• 卸载条件：

  • 该类的所有对象实例都已被回收。

  • 该类的 ClassLoader 已被回收。

  • 对应的 java.lang.Class 对象不再被引用。

• 一般只在 自定义类加载器 + 动态加载/卸载类（如 Tomcat 热部署、OSGi 框架） 时常见。

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🔹 类加载的双亲委派机制

• 当一个类加载器收到类加载请求时，不会自己去加载，而是先委托给父类加载器。

• 如果父类加载器无法完成（找不到该类），才由子类加载器尝试加载。

• 优点：

  • 避免重复加载类。

  • 保证核心类库的安全（用户自定义的 java.lang.String 不会覆盖 JDK 自带的 String）。

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🔹 总结（流程图式）

类加载过程：加载 → 链接（验证 → 准备 → 解析） → 初始化 → 使用 → 卸载