在Java中如何理解类加载机制

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发布时间：2025-10-21 19:40:02

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Java类加载机制包括加载、链接和初始化三个阶段，通过启动类、扩展类和应用程序类加载器实现分层加载，遵循双亲委派模型以确保安全性和唯一性，但在SPI、热部署等场景下可通过上下文类加载器打破该模型。

在java中如何理解类加载机制

Java的类加载机制是Java虚拟机（JVM）将类的字节码文件加载到内存中，并对其进行验证、准备、解析和初始化的过程。这个机制保证了Java程序的动态性和安全性，理解它有助于掌握Java运行时行为。

类加载的三个阶段

类加载过程主要分为三个阶段：加载、链接和初始化。

• 加载：JVM通过类的全限定名获取其二进制字节流，将其加载到方法区，并在内存中创建一个对应的Class对象作为入口。
• 链接：又细分为验证、准备和解析三个步骤。验证确保字节码安全合规；准备为类变量分配内存并设置默认初始值；解析将符号引用转为直接引用。
• 初始化：执行类构造器()方法，对类变量赋予正确的初始值，比如执行static代码块和静态变量赋值语句。

类加载器的层次结构

JVM使用分层的类加载器来加载类，主要包括以下三类：

• 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责加载JVM核心类库（如java.lang.*），由C++实现，不继承自ClassLoader。
• 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：加载jre/lib/ext目录下的类或java.ext.dirs系统变量指定路径中的类。
• 应用程序类加载器（Application ClassLoader）：也叫系统类加载器，负责加载用户类路径（classpath）上的类。

类加载器之间遵循双亲委派模型：当一个类加载器收到加载请求时，先委托父类加载器去完成，只有在父类无法加载时才自己尝试加载。这种机制避免了类的重复加载，也增强了安全性。

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双亲委派模型的工作流程

当调用loadClass方法时，类加载器会按以下顺序处理：

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• 先检查该类是否已经被加载过。
• 若未加载，委托父类加载器去加载。
• 父类加载器递归执行相同逻辑，直到到达启动类加载器。
• 如果顶层无法加载（如找不到类），子类加载器才尝试自己加载。

例如，当加载java.lang.String时，即使用户自定义了同名类，也会由Bootstrap加载核心库中的String，防止恶意替换。