什么是类加载机制

本文深入探讨Java类加载机制,包括加载、验证、准备、初始化和卸载等关键阶段,以及类加载器的工作原理和双亲委派模型。揭示了类初始化的六种情况和不初始化的场景,阐述了类相等性的判定标准。

什么是类加载机制

Java代码经过编译后形成的.class文件,需要加载到虚拟机后才能运行。我们将.class文件加载到虚拟机的过程称之为类加载机制。
一个类经过类加载机制加载到内存,然后从内存中卸载是这个类的生命周期。整个类的生命周期包含了七个阶段,如下图所示:

在这里插入图片描述
上图中,加载、验证、准备、初始化和卸载这五个阶段的顺序是固定的,但是却不是按部就班的进行,意思是一个类可能在加载到一半的时候,就开始了验证,验证到一半的时候就开始了初始化等等。上图中类的解析过程,却没有固定的顺序,在某些情况下可以在初始化之后再进行解析。

《Java虚拟机规范》中严格规定了一下六种情况下,需要对类立刻进行初始化:

  1. 遇到 new、getstatic、putstatic 或 invokestatic 这 4 条字节码指令;
  2. 使用 java.lang.reflect 包的方法对类进行反射调用的时候;
  3. 当初始化一个类的时候,发现其父类还没有进行初始化的时候,需要先触发其父类的初始化;
  4. 当虚拟机启动时,用户需要指定一个要执行的主类,虚拟机会先初始化这个类;
  5. 当使用 JDK 1.7 的动态语言支持时,如果一个 java.lang.invoke.MethodHandle 实例最后的解析结果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic 的方法句柄,并且这个方法句柄所对应的类没有初始化。
  6. 当一个接口中定义了JDK 8新加入的默认方法(被default关键字修饰的接口方法)时,如果有这个接口的实现类发生了初始化,那该接口要在其之前被初始化。

那么什么情况下,不会对类初始化呢?

  1. 通过子类引用父类的静态字段,不会导致子类的初始化;
  2. 通过数组定义来引用类,不会触发此类的初始化;
  3. 常量在编译阶段会存入调用类的常量池中,本质上并没有直接引用到定义常量的类,因此不会触发定义常量
    的类的初始化;

什么情况下可以认定两个类是“相等”的

类加载器

ClassLoad:通过类的全限定名获取类的二进制字节流,实现这个功能的代码称之为类加载器。

类“相等”的判定标准

每一个类都有自己的类加载器,类和它的类加载器的组合是唯一的。所以我们判定两个类是否相等,除了类的全限定名一致外,还需要是相同的类加载器加载的这个类。

一个类是怎么找到它自己的类加载器

一个类找到自己的类加载依赖于双亲委派模型。

双亲委派模型

从开发者的角度,我们可以将类加载器分成3个类型,分别是:

  • 启动类加载器;
  • 扩展类加载器;
  • 应用程序类记载器。

前两个是加载JDK中的jre\lib和jre\lib\ext目录中的类库中,最后一个是用来加载我们自研的类。

双亲委派模型如下图所示:

在这里插入图片描述
图中,类加载器通过组合的方式,形成了父子关系,应用程序类加载器的父是扩展类加载器,扩展类加载器的父是启动类加载器,而启动类加载器没有父类。一个类找到自己类加载器的过程是,将加载请求一直传递给顶层的启动类加载器,如果它加载不了,就往下找,找到扩展类加载器,如果扩展类加载还是加载不了,再往下找,找到应用程序类加载器,直至找到可以加载自己的类加载。

这么设计它的好处就是不会出现两个完全“相等”的类。不会出现自己写的类覆盖JDK中的类的现象发生。

因此,我们在自定义类记载器的时候也要使用这种双亲委派模型。

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