Java 中类什么时候加载

在 Java 中，类的加载是指将类的字节码文件加载到内存，并在内存中创建对应的 Class 对象的过程。类的加载是 Java 程序运行的必要环节，只有在类加载完成后，程序才能正常执行和访问类的成员。

类加载的时机

Java 中类的加载时机可以分为以下几种情况：

  1. 当创建类的实例时：当我们使用 new 关键字创建一个类的实例时，JVM 会首先检查该类是否已经加载，如果没有加载，则会触发类的加载过程。

    示例代码如下所示：

    public class MyClass {
    // 类的成员和方法
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass obj = new MyClass(); // 创建 MyClass 的实例
    }
}

  2. 当访问类的静态成员时：当我们访问一个类的静态成员（包括静态变量和静态方法）时，JVM 会首先检查该类是否已经加载，如果没有加载，则会触发类的加载过程。

    示例代码如下所示：

    public class MyClass {
    public static int myStaticField = 10; // 静态变量

    public static void myStaticMethod() { // 静态方法
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(MyClass.myStaticField); // 访问静态变量
        MyClass.myStaticMethod(); // 调用静态方法
    }
}

  3. 当使用反射访问类时：当我们使用 Java 的反射机制来访问一个类时，JVM 会首先检查该类是否已经加载，如果没有加载，则会触发类的加载过程。

    示例代码如下所示：

    public class MyClass {
    // 类的成员和方法
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("MyClass"); // 通过类名获取 Class 对象
        System.out.println(clazz);
    }
}

  4. 当执行类的主方法时：当我们执行一个 Java 程序时，JVM 会首先加载包含 public static void main(String[] args) 方法的类，然后再执行该方法。

    示例代码如下所示：

    public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

类加载的过程

当一个类被加载时，JVM 会按照以下步骤进行类的加载过程：

  1. 加载（Loading）：将类的字节码文件加载到内存中。
  2. 链接（Linking）：将字节码文件中的符号引用转换为直接引用，并进行验证、准备和解析等操作。
    • 验证（Verification）：确保字节码文件的正确性和安全性。
    • 准备（Preparation）：为类的静态变量分配内存，并设置默认初始值。
    • 解析（Resolution）：将符号引用转换为直接引用，如将方法的符号引用转换为内存地址。
  3. 初始化（Initialization）：对类的静态变量进行显式初始化和静态代码块的执行。

类加载器

在 Java 中，类加载器（ClassLoader）负责将类的字节码文件加载到内存中。JVM 内置了三个主要的类加载器，分别是：

  • 引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责加载 Java 的核心类，如 java.lang.Object 等，它是 JVM 内置的，没有对应的 Java 类。
  • 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责加载扩展类路径（ext 目录）下的类。
  • 应用程序类加载器（Application ClassLoader）：负责加载应用程序类路径（classpath）下的类。

我们也可以通过自定义类加载器来实现类的加载，以满足特定的需求，如实现热部署等。