类加载器

更新: 2025/4/9 字数: 0 字 时长: 0 分钟

一、概念

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类加载器（ClassLoader）是 Java 虚拟机（JVM）用于加载类的组件，它负责将字节码（.class 文件）加载到内存中，并转换为 Class 对象，以便程序使用。

二、类加载的时机

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类加载时机

简单理解：字节码文件什么时候会被加载到内存中？

有以下的几种情况：

• 创建类的实例（对象）
• 调用类的类方法
• 访问类或者接口的类变量，或者为该类变量赋值
• 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象
• 初始化某个类的子类
• 直接使用java.exe命令来运行某个主类

总结而言：用到了就加载，不用不加载

三、类加载的过程

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Java 类的加载过程主要分为以下几个阶段：

1. 加载（Loading）
   • 通过类的全限定名（如 com.example.MyClass）查找 .class 文件，并读取其字节码，最终转换为 Class 对象。
2. 链接（Linking）
   • 验证（Verification）： 确保字节码符合 JVM 规范，保证安全性。
   • 准备（Preparation）： 为静态变量分配内存，并赋默认值（如 int 默认 0）。
   • 解析（Resolution）： 将符号引用转换为直接引用（指向方法区的实际地址）。
3. 初始化（Initialization）
   • 执行类的静态初始化代码（static {} 块、静态变量的赋值）。

1、加载

• 通过包名 + 类名，获取这个类，准备用流进行传输
• 在这个类加载到内存中
• 加载完毕创建一个class对象

2、链接

（1）验证

确保Class文件字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身安全

(文件中的信息是否符合虚拟机规范有没有安全隐患)

（2）准备

• 负责为类的类变量（被static修饰的变量）分配内存
• 并设置默认初始化值 (只会初始化静态变量) null 等其他默认初始化值

（3）解析

• 将类的二进制数据流中的符号引用替换为直接引用
• (本类中如果用到了其他类，此时就需要找到对应的类)

3、初始化

• 根据程序员通过程序制定的主观计划去初始化类变量和其他资源

• (静态变量赋值以及初始化其他资源)

4、小结

• 当一个类被使用的时候，才会加载到内存
• 类加载的过程: 加载、验证、准备、解析、初始化

四、类加载器的分类

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• 分类

  • Bootstrap class loader：虚拟机的内置类加载器，通常表示为null ，并且没有父null
  • Platform class loader：平台类加载器,负责加载JDK中一些特殊的模块
  • System class loader：系统类加载器,负责加载用户类路径上所指定的类库

• 类加载器的继承关系

  • System的父加载器为Platform
  • Platform的父加载器为Bootstrap

• 代码演示

  public class ClassLoaderDemo1 {
      public static void main(String[] args) {
          //获取系统类加载器
          ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
  
          //获取系统类加载器的父加载器 --- 平台类加载器
          ClassLoader classLoader1 = systemClassLoader.getParent();
  
          //获取平台类加载器的父加载器 --- 启动类加载器
          ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();
  
          System.out.println("系统类加载器" + systemClassLoader);
          System.out.println("平台类加载器" + classLoader1);
          System.out.println("启动类加载器" + classLoader2);
      }
  }

Java 的类加载器可分为三种主要类型：

1. Bootstrap ClassLoader（启动类加载器）
   • 加载 JDK 的核心类，如 java.lang.*、javax.*（从 lib 目录的 rt.jar 加载）。
   • 由 C++ 代码实现，不是 ClassLoader 的子类。
2. Extension ClassLoader（扩展类加载器）
   • 加载 lib/ext 目录或 java.ext.dirs 指定的 JAR 包。
   • 由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 负责加载。
3. Application ClassLoader（应用类加载器）
   • 加载用户应用的类，即 classpath 目录下的 .class 文件。
   • 由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 负责加载。

此外，还可以自定义 ClassLoader 以实现特殊的类加载方式（如热部署、动态代理）。

五、双亲委派模型-向上委托

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Parent Delegation Model

介绍

如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行，如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式

代码演示

public class ClassLoaderDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //获取系统类加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();

        //获取系统类加载器的父加载器 --- 平台类加载器
        ClassLoader classLoader1 = systemClassLoader.getParent();

        //获取平台类加载器的父加载器 --- 启动类加载器
        ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();

        System.out.println("系统类加载器" + systemClassLoader);
        System.out.println("平台类加载器" + classLoader1);
        System.out.println("启动类加载器" + classLoader2);
    }
}

结果

六、ClassLoader的两种方法

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• 方法介绍

  方法名	说明
  public static ClassLoader getSystemClassLoader()	获取系统类加载器
  public InputStream getResourceAsStream(String name)	加载某一个资源文件

• 示例代码

  public class ClassLoaderDemo2 {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          //static ClassLoader getSystemClassLoader() 获取系统类加载器
          //InputStream getResourceAsStream(String name)  加载某一个资源文件
  
          //获取系统类加载器
          ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
  
          //利用加载器去加载一个指定的文件
          //参数：文件的路径（放在src的根目录下，默认去那里加载）
          //返回值：字节流。
          InputStream is = systemClassLoader.getResourceAsStream("prop.properties");
  
          Properties prop = new Properties();
          prop.load(is);
  
          System.out.println(prop);
  
          is.close();
      }
  }