今天来聊Java ClassLoader

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Java极客技术 2022-03-21 13:43:00 ©著作权

文章标签 类加载器 java 加载 文章分类 Java 后端开发

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今天来聊Java ClassLoader_java

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背景

类加载机制作为一个高频的面试题经常会在面试中被问到，前几天一个电话面试就问到，之前有了解过，但是没有梳理成自己的体系，所以说的有点凌乱，今天花点时间整理一下，分享给大家同时自己也好好梳理一下，顺便帮助一下有需要的人。

什么是类加载机制

众所周知我们编写的 Java 文件都是以.java 为后缀的文件，编译器会将我们编写的.java 的文件编译成.class 文件，简单来说类加载机制就是从文件系统将一系列的 class 文件读入 JVM 内存中为后续程序运行提供资源的动作。

类加载的流程

我们先看下类加载的过程中有哪些阶段，后面再对其一一解释做了什么

今天来聊Java ClassLoader_加载_02

简单画了一个图，从上图我们可以看出，类加载的整个过程有五个阶段，下面分别解释每个过程做了什么。

加载

通过一个类的完整路径查找此类字节码文件（class 文件即二进制文件）。将二进制文件的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构，并利用二进制流文件创建一个Class对象，存储在 Java 堆中用于对方法区的数据结构引用的入口；

1.class 文件的来源：有一点需要注意的是类加载机制不仅可以从文件系统读取 class 文件，也可以通过网络获取，其他 jar 包或者其他程序生成，如 JSP 应用。

2.类加载器：讲到类加载不得不讲到类加载的顺序和类加载器。Java 中大概有四种类加载器，分别是：启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），扩展类加载器（Extension ClassLoader），系统类加载器（System ClassLoader），自定义类加载器（Custom ClassLoader），依次属于继承关系（注意这里的继承不是 Java 类里面的 extends。

今天来聊Java ClassLoader_类加载器_03

3.启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：主要负责加载存放在Java_Home/jre/lib下，或被-Xbootclasspath参数指定的路径下的，并且能被虚拟机识别的类库（如rt.jar，所有的java.*开头的类均被Bootstrap ClassLoader加载），启动类加载器是无法被Java程序直接引用的。

4.扩展类加载器（Extension ClassLoader）：主要负责加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，它负责加载Java_Home/jre/lib/ext目录中，或者由java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库（如javax.*开头的类），开发者可以直接使用扩展类加载器。

5.系统类加载器（System ClassLoader）：主要负责加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader来实现，它负责加载用户类路径（ClassPath）所指定的类，开发者可以直接使用该类加载器，如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

6.自定义类加载器（Custom ClassLoader：自己开发的类加载器

7.双亲委派原则：类加载器在加载 class 文件的时候，遵从双亲委派原则，意思是加载依次由父加载器先执行加载动作，只有当父加载器没有加载到 class 文件时才由子类加载器进行加载。这种机制很好的保证了 Java API 的安全性，使得 JDK 的代码不会被篡改。

验证

验证的过程只要是保证 class 文件的安全性和正确性，确保加载了该 class 文件不会导致 JVM 出现任何异常，不会危害JVM 的自身安全。验证包括对文件格式的验证，元数据和字节码的验证。

准备

准备阶段是为类变量进行内存分配和初始化零值的过程。注意这时候分配的是类变量的内存，这些内存会在方法区中分配。此时不会分配实例变量的内存，因为实例变量是在实例化对象时一起创建在Java 堆中的。而且此时类变量是赋值为零值，即 int 类型的零值为 0，引用类型零值为 null，而不是代码中显示赋值的数值。