深入理解JVM类加载机制与双亲委派模型

目录

引言

1. 类加载机制概述

（1）加载

（2）验证

（3）准备

（4）解析

（5）初始化

2. 双亲委派模型

工作流程

优点

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引言

Java虚拟机（JVM）是Java程序运行的核心，而类加载机制是JVM的一个重要组成部分。理解类加载机制对于Java开发者来说至关重要，因为它涉及到类的加载、链接、初始化等关键过程。本文将深入探讨JVM的类加载机制，并着重介绍其中的双亲委派模型。

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1. 类加载机制概述

java 代码会被编译成 class 文件(包含了一些字节码)java 程序要想运行起来,就需要让 jvm读取到这些 .class 文件,并且把里面的内容,构造成类对象,保存到内存的方法区中.

（1）加载

找到 .class 文件，打开文件，读取文件内容（将类的字节码文件加载到内存中）

（2）验证

.class 是一个二进制文件的格式（某个字节都有特定的含义），所以就需要验证你当前读到的这个格式是否符合要求

（3）准备

给静态变量分配内存空间（最终的目标是构造出类对象），这里是只进行了分配空间，并没有进行初始化。此时空间上的内存的值是全 0。

（4）解析

针对类对象中包含的字符串常量进行处理，进行初始化操作。

java 中代码中的 字符串常量，在编译后也会进入.class文件中。

例如：

final String s = "test";
 
// 这里的 test 会进入到.class文件中
// 与此同时.class 文件的二进制指令中,也会有一个 s 这样的引用被创建出来~~
// 由于引用里本质上保存的是一个变量的地址,在.class 文件中,这是文件,不涉及到内存地址
// 因此在.class 文件中,s 的初始化语句,就会先被设置成一个"文件的偏移量"
// 通过偏移量,就能找到“test"这个字符串所在的位置
// 当我们这个类真正被加载到内存中的时候,再把这个偏移量,替换回真正的内存地址

（5）初始化

针对类对象进行初始化，把类对象中需要的各个属性都设置好。还初始化 static 成员，执行静态代码块，还可能加载父类。

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2. 双亲委派模型

Java的类加载采用了一种层次化的双亲委派模型，它的核心思想是父类加载器在加载类时先委派给子类加载器，只有在子类加载器无法完成加载的情况下，父类加载器才会尝试加载。（是上面“加载”中的一个环节，来找到.class文件）

工作流程

JVM中内置了三个类加载器：

1. Bootstrap ClassLoader（启动类加载器）：是最顶层的加载器，负责加载Java的核心库，如java.lang 包。（标准库的目录）

2. Extension ClassLoader（扩展类加载器）：主要加载 java.ext.dirs 系统变量指定的目录中的类库。（JDK 中的一些扩展库对应的目录）

3. Application ClassLoader（应用程序类加载器）：也称为系统类加载器，负责加载用户类路径（classpath）上的类库。（搜索项目当前目录和第三方库目录）

在类加载时，首先由Bootstrap ClassLoader尝试加载。如果找不到类，再由Extension ClassLoader尝试加载。最后由Application ClassLoader加载。这样的流程保证了在不同层次上的类都能够被加载，并且层次间的类不会相互影响，确保了类的一致性和安全性。

优点

确保了标准库的类，被加载的优先级最高，其次是扩展库，最后是自己写的类和第三方库