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。
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<clinit>()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。
立即学习“Java免费学习笔记（深入）”；
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：
• 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。
打破双亲委派的场景
虽然双亲委派是默认策略，但在某些场景下需要打破它：
• SPI机制：如JDBC驱动加载，父类加载器需要加载由应用程序提供的实现类，此时通过线程上下文类加载器实现反向委托。• 热部署、模块化框架：OSGi等框架允许不同模块使用不同的类加载器独立加载同一类的不同版本。
这些情况通过重写ClassLoader的loadClass方法或使用特定上下文类加载器实现。
基本上就这些。理解类加载机制有助于排查ClassNotFoundException、NoClassDefFoundError等问题，也能更好掌握框架底层原理。
