类加载器—面试总结

本文通过一个Java示例展示了类加载的过程及类继承时静态块和构造函数的执行顺序。父类与子类的静态代码块先于任何构造函数执行,且遵循从父到子的顺序。

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类加载器

  • 父类代码
  • public class Father {
        static {
        System.out.println("I am Father_static");
        }
        public Father() {
        System.out.println("I am Father");
        }
      }
    
  • 子类代码

  • public class Childer extends  Father{
        static {
        System.out.println("I am Children_static");
        }
    
        public Childer() {
        System.out.println("I am Childer");
        }
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
        Father f =new Father();
        Childer c =new Childer();
        Father f1 =new Childer();
      }
    }
    
  • console:

    I am Father_static
    I am Children_static
    I am Father
    I am Father
    I am Childer
    I am Father
    I am Childer
    
### JVM 类加载机制概述 JVM 的类加载机制是指 Java 虚拟机将 `.class` 文件中的字节码加载到内存并转化为可执行的 Java 对象的过程。这一过程涉及多个阶段以及特定的类加载器结构。 #### 类的生命周期 类的生命周期分为以下几个阶段[^1]: - **加载**:读取 `.class` 文件的内容,并将其存储在方法区中。 - **验证**:确保 `.class` 文件的字节流符合当前虚拟机的要求,防止恶意代码运行。 - **准备**:为类的静态变量分配内存,并设置默认初始值。 - **解析**:将类中的符号引用替换为直接引用。 - **初始化**:执行类的初始化语句,包括静态变量赋值和 `static` 块的执行。 - **使用**:程序调用该类的方法或访问其字段。 - **卸载**:当类不再被任何地方引用时,垃圾回收器会释放该类所占用的内存。 --- #### 类加载的过程 类加载的过程主要包括以下三个主要阶段[^2]: 1. **加载** 将 `.class` 文件从磁盘或其他资源(如网络)加载到内存中,并存放在方法区内。 2. **链接** - **验证**:检查 `.class` 文件的有效性和安全性。 - **准备**:为类的静态变量分配内存并赋予默认值。 - **解析**:将常量池内的符号引用转换为直接引用。 3. **初始化** 执行类的初始化代码,完成静态变量的实际赋值操作以及 `static` 初始化块的执行。 --- #### 类加载器及其分类 Java 中有三种标准的类加载器[^3]: - **启动类加载器 (Bootstrap ClassLoader)**:负责加载核心库(如 `rt.jar`),通常由 C++ 实现。 - **扩展类加载器 (Extension ClassLoader)**:负责加载位于 `$JAVA_HOME/lib/ext` 或者 `-D java.ext.dirs` 指定路径下的 JAR 包。 - **应用程序类加载器 (Application ClassLoader)**:也称为系统类加载器,用于加载用户指定路径上的类文件,默认加载的是 CLASSPATH 下的类。 除此之外,开发者还可以通过继承 `java.lang.ClassLoader` 创建自定义类加载器。 --- #### 双亲委派机制 双亲委派机制是一种类加载策略,规定了类加载器的工作顺序。具体表现为: - 当某个类加载器收到类加载请求时,它不会立即尝试自己去加载这个类,而是先委托给它的父级类加载器去处理。 - 如果父级无法找到或者加载目标类,则子类才会尝试自行加载。 这种设计的主要目的是为了保证 Java 核心类的安全性,避免不同版本的核心类冲突。 --- #### 如何破坏双亲委派机制? 可以通过重写 `ClassLoader.loadClass(String name)` 方法来实现对双亲委派机制的破坏。例如,在某些框架中可能会采用这种方式来自定义类加载逻辑: ```java @Override protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { // 不再优先调用父类加载器 Class<?> clazz = findLoadedClass(name); if (clazz == null) { try { clazz = findClass(name); // 自己尝试加载类 } catch (ClassNotFoundException e) { throw new RuntimeException(e.getMessage()); } } if (resolve) { resolveClass(clazz); } return clazz; } ``` 上述代码展示了如何绕过父类加载器直接加载类的方式。 --- #### 判断一个类是否无用 判断一个类是否无用的标准通常是基于垃圾回收条件: - 若没有任何全局性的引用指向该类对象实例; - 也没有其他线程正在使用该类的对象实例; - 并且该类对应的 `ClassLoader` 已经不可达,则认为此类可以被判定为无用。 此时,如果满足以上条件,GC 进行清理时会触发对该类的卸载动作。 --- ### 总结 通过对 JVM 类加载机制的理解,不仅可以帮助我们更好地掌握 Java 应用程序底层原理,还能有效应对技术面试中的相关问题。以下是几个常见的面试考点及解答思路。
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