类加载器从应用程序和Java API加载类文件。只有运行中的程序实际需要Java API中的类的时候才会被加载到虚拟机。

img

加载

  • 加载是指查找字节流，并且据此创建类的过程。除了数组类没有对应的字节流是由JVM直接生成的。其他类，JVM则需要借助类加载器来完成查找字节流的过程。
img

  • 在JVM中，类的唯一性是由类加载器实例以及类的全名一同决定的。即便是同一串字节流，经由不同的类加载器加载，也会得到不同的类。在大型应用中我们往往借助这一特性，来运行同一个类的不同版本。

    启动类加载器(Bootstrap class loader)

  1. 由C++实现，没有对应的Java对象，因此在Java中只能用null来指代。
  2. 除了Bootstrap类加载器其他类加载器都是ClassLoader的子类，因此有对应的Java对象。这些类加载器都必须先由另外一个类加载器，比如启动类加载器加载至JVM当中，方能执行类加载。
  3. Java9之前启动类加载器只负责加载最为基础，最为重要的类：JRE的lib目录下的jar（以及虚拟机参数 -Xbootclasspath指定的类）。

扩展类加载器(Extension class loader)

  1. 扩展类加载器的父类加载器是启动类加载器。
  2. 负责加载相对次要、但又通用的类，比如存放在JRE的lib/ext目录下的jar以及由系统变量java.ext.dirs指定的类。

应用类加载器(Application class loader)

  1. 应用类加载器的父类加载器是扩展类加载器。
  2. 负责加载应用程序路径下的类。虚拟机参数 -cp/-classpath，系统变量 java.class.path或者环境变量CLASSPATH所指定的类。

Java 9引入了模块系统，并且略微更改了上述类加载器。扩展类加载器被更改为**平台类加载器（platform class loader)**。Java SE中除了少数几个关键模块，比如java.base是由启动类加载器加载之外，其他模块均由平台类加载器所加载。

自定义类加载器

除了JVM提供的类加载器外，可以自定义类加载器，通过继承ClassLoader类实现，主要重写findClass方法。实现特殊的加载方式。举例：对class文件进行加密，加载时再利用自定义类加载器对其进行解密。

双亲委派模型

在JVM中，如果一个类加载器收到类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委托给自己的父类加载器完成。每个类加载器都是如此，只有当自己的父类加载器在自己负责加载的范围内找不到指定类（ClassNotFoundException）时，子类才会进行自己去尝试加载。

作用：

  1. 提高安全性：防止覆盖系统类库中的类，提高安全性。
  2. 防止程序混乱：重复加载。
图片描述

链接

验证

确保被加载的类符合JVM规范。

准备

为被加载类中的静态字段分配内存。

解析

在 class 文件被加载至 Java 虚拟机之前，这个类无法知道其他类及其方法、字段所对应的具体地址，甚至不知道自己方法、字段的地址。因此，每当需要引用这些成员时，Java 编译器会生成一个符号引用。在运行阶段，这个符号引用一般都能够无歧义地定位到具体目标上。

解析阶段的目的是将符号引用解析成为实际引用。如果符号引用指向一个未被加载的类，或者未被加载的字段或者方法。那么解析将触发这个类的加载（但未必触发这个类的链接以及初始化）。

初始化

类加载的最后一步是初始化，便是为标记为常量值的字段赋值，以及执行 < clinit > 方法的过程。Java 虚拟机会通过加锁来确保类的 < clinit > 方法仅被执行一次。

  1. 当虚拟机启动时，初始化用户指定的主类；
  2. 当遇到用以新建目标类实例的 new 指令时，初始化 new 指令的目标类；
  3. 当遇到调用静态方法的指令时，初始化该静态方法所在的类；
  4. 当遇到访问静态字段的指令时，初始化该静态字段所在的类；子类的初始化会触发父类的初始化；
  5. 如果一个接口定义了 default 方法，那么直接实现或者间接实现该接口的类的初始化，会触发该接口的初始化；
  6. 使用反射 API 对某个类进行反射调用时，初始化这个类；
  7. 当初次调用 MethodHandle 实例时，初始化该 MethodHandle 指向的方法所在的类。