类加载机制

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→ 相关：JVM（内存结构）· 反射（Class 对象）

类加载过程

加载 → 验证 → 准备 → 解析 → 初始化 → 使用 → 卸载
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              链接

阶段	做什么
加载	读取 .class 字节码，生成 Class 对象
验证	校验字节码格式、语义合法性
准备	为静态变量分配内存，赋默认值（int → 0，引用 → null）
解析	将符号引用替换为直接引用（内存地址）
初始化	执行静态代码块 <clinit>，赋实际值

准备阶段 static int x = 10 → x = 0
初始化阶段 → x = 10

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触发类初始化的时机（主动引用）

1. new 一个类的实例
2. 访问类的静态字段或静态方法
3. 反射调用（Class.forName()）
4. 子类初始化时，父类先初始化
5. JVM 启动时的主类（含 main 方法的类）

被动引用不触发初始化：

• 通过子类引用父类的静态字段（只初始化父类）
• 数组类型引用（MyClass[] arr = new MyClass[10]）
• 引用常量（static final 编译期常量，已内联）

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类加载器

Bootstrap ClassLoader（启动类加载器）
 └─ Extension ClassLoader（扩展类加载器）
     └─ Application ClassLoader（应用类加载器）
         └─ 自定义 ClassLoader

类加载器	负责加载
Bootstrap	JAVA_HOME/lib（rt.jar，String、Object 等核心类）
Extension	JAVA_HOME/lib/ext
Application	classpath（自己写的代码、第三方 jar）

Bootstrap 是 C++ 实现的，在 Java 中获取到的是 null。

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双亲委派模型

流程：子加载器收到加载请求 → 先委托父加载器加载 → 父加载器找不到时，子加载器才自己加载。

App ClassLoader 收到加载 "com.example.Foo" 请求
  → 委托 Extension ClassLoader
    → 委托 Bootstrap ClassLoader
      → 找不到
    ← Extension ClassLoader 找不到
  ← App ClassLoader 自己加载

好处：

• 避免类重复加载
• 保护核心类不被替换（你写一个 java.lang.String，Bootstrap 会优先加载 JDK 的）

打破双亲委派的场景：

• SPI 机制（如 JDBC）：Bootstrap 加载接口，但实现类在 classpath，需要用线程上下文类加载器反向委托
• 热部署（Tomcat）：每个 webapp 有独立的 ClassLoader，隔离不同应用的类
• OSGi：模块化，类加载关系是网状而非树状

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初始化顺序

public class Parent {
    static { System.out.println("Parent 静态块"); }
    { System.out.println("Parent 实例块"); }
    public Parent() { System.out.println("Parent 构造器"); }
}
 
public class Child extends Parent {
    static { System.out.println("Child 静态块"); }
    { System.out.println("Child 实例块"); }
    public Child() { System.out.println("Child 构造器"); }
}

执行 new Child() 的输出：

Parent 静态块
Child 静态块
Parent 实例块
Parent 构造器
Child 实例块
Child 构造器

规律：静态 → 实例，父类 → 子类，静态块只执行一次。

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自定义类加载器

继承 ClassLoader，重写 findClass() 方法：

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

重写 findClass 而不是 loadClass，可以保留双亲委派逻辑。
打破双亲委派需要重写 loadClass。

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相关链接

• 反射
• JVM