一、怎样理解类加载机制

当程序运行时，JVM 会把 .class 字节码文件 从磁盘 / 网络 / 其他位置加载到内存，并进行验证、准备、解析、初始化，最终变成可以直接使用的 Java 类型，这个全过程就是 类加载机制。

简单说：把 class 文件变成内存中可用的类 = 类加载。

二、类加载机制的生命周期

类加载机制分为3个阶段：Loading、Linking（验证、准备、解析）、Initialization‌。

完整的生命周期一共 7 个阶段，前 5 个是类加载过程：

1. 加载（Loading）

JVM 做三件事：

• 通过全类名获取 class 文件的二进制字节流
• 将字节流转化为方法区的运行时数据结构
• 在内存中生成一个 java.lang.Class 对象（作为访问入口）

加载来源：本地文件、JAR、网络、动态生成等。

2. 验证（Verification）

保证 class 文件符合 JVM 规范、不会危害虚拟机安全。包括：

• 文件格式验证
• 元数据验证
• 字节码验证
• 符号引用验证

3. 准备（Preparation）

为类的静态变量分配内存，并设置默认初始值。

注意：

• 只给静态变量分配
• 赋的是默认零值，不是代码里写的值
• final static 常量会直接赋值

public static int a = 10;

准备阶段：a = 0（默认值）； 初始化阶段：a = 10

4. 解析（Resolution）

把符号引用替换成直接引用。简单理解：把 “类名 / 方法名 / 字段名” 变成真正的内存地址。

5. 初始化（Initialization）

类加载最核心的阶段。执行：

• 静态变量赋值
• 静态代码块 static{}

什么时候才会触发初始化？只有以下 6 种情况会触发：

• new 对象
• 访问 / 设置静态变量
• 调用静态方法
• 反射（Class.forName ()）
• 初始化子类时，父类先初始化
• 程序运行主类（含 main 方法的类）

6. 使用（Using）

7. 卸载（Unloading）

满足三个条件：

• 该类的所有实例都被 GC
• 该类的 Class 对象没有任何引用
• 类加载器已被回收

三、类加载器

1. 三层类加载器（Java 默认）

JVM 不直接加载类，而是交给类加载器。类加载器的顺序是从上到下

• 启动类加载器（Bootstrap）：加载JAVA_HOME/lib 核心类（如 String、Integer），顶层。
• 扩展类加载器（Extension）：加载JAVA_HOME/lib/ext
• 应用类加载器（Application）：加载用户类路径（classpath）下的类，包括开发者编写的类和第三方库
• 自定义类加载器（Custom ClassLoader）：根据特定需求自定义类加载逻辑

2. 类加载的三个重要特性

• 全盘负责：加载一个类时，它依赖的所有类也由同一个加载器加载
• 双亲委派
• 缓存机制：加载过的类会缓存，下次直接用，不用重新加载

四、双亲委派机制

1. 双亲委派模型（最重要机制）

机制规则：

• 类加载时，先交给父加载器
• 父加载器找不到，再自己加载
• 永远不优先自己加载

目的：

• 安全：防止核心类被篡改
• 唯一性：保证一个类在 JVM 中只加载一次
• 避免类混乱：保证基础类统一，不会出现多个版本冲突

2. 双亲委派流程

• 类加载器收到请求，先检查是否已加载。
• 未加载 → 委托父加载器，一直向上到启动类加载器。
• 顶层加载器能找到 → 直接加载。
• 找不到 → 依次退回给子类加载器尝试加载。
• 都找不到 → 抛出 ClassNotFoundException。

3. 打破双亲委派机制

重写 ClassLoader 的 loadClass() 方法，不按照默认的向上委托逻辑执行，直接自己加载类，就打破了双亲委派。

PS：(1) findClass()：真正查找类文件的方法，自定义加载器时重写它。

         (2) 想遵守双亲委派 → 重写 findClass()；想打破双亲委派 → 重写 loadClass()

打破双亲委派机制的场景：

• SPI服务发现机制（如JDBC，JDBC 接口由启动类加载器加载，但实现类在项目目录里，启动类加载器找不到。所以需要线程上下文类加载器反向委托子类加载，这就破坏了双亲委派）
• Tomcat 容器（打破原因：同一个服务器上不同 Web 应用使用不同版本的类库（如 Spring）；应用之间相互隔离，互不影响。）
• OSGi 模块化 = 面向 Java 的动态模块化框架（OSGi 每个模块（Bundle）都有自己独立的类加载器，允许程序拆分为可独立安装、启动、卸载的模块，实现热部署和类隔离。）

4. 类加载机制与双亲委派模型

Java类加载机制遵循“双亲委派模型”（Parent Delegation Model），该模型规定了类加载器之间的层次关系和类加载顺序。