JVM 类加载过程

📖 JVM 类加载过程

JVM（Java Virtual Machine，Java虚拟机）的类加载过程是Java程序运行的重要组成部分，它负责将 .class 文件加载到内存中，并生成对应的 Class 对象，供程序使用。

整个类加载过程主要分为以下 五个阶段：

🧩 1. 加载（Loading）

• 作用：将类的字节码从各种来源（如文件系统、网络）加载到内存中，生成 java.lang.Class 对象。
• 来源：
  • 本地文件系统（如 .class 文件）
  • jar包
  • 网络（通过自定义类加载器）
• 关键点：
  • 使用类加载器完成（系统类加载器、自定义类加载器等）
  • 字节码文件转为内存中的数据结构（Class 对象）

🔧 2. 连接（Linking）

连接阶段包含三个子阶段：

2.1 验证（Verification）

• 确保字节码文件符合JVM规范，保证程序运行安全。
• 如校验常量池、字节码格式、类型检查、符号引用等。

2.2 准备（Preparation）

• 为类的 静态变量 分配内存，并设置 默认初始值（不是代码中的初始值）。
  • 例如：static int a = 10; 此时只分配 a = 0。

2.3 解析（Resolution）

• 将常量池中的符号引用（Symbolic Reference）转换为直接引用（Direct Reference）。
  • 如方法调用、字段访问、类继承等引用的解析。

🚀 3. 初始化（Initialization）

• 执行类的 <clinit> 方法（静态代码块和静态变量初始化代码）。
• 顺序：
  1. 父类先初始化
  2. 子类再初始化
• 只有在类 首次主动使用时 才进行初始化。

💡 4. 使用（Using）

• 类已经被加载到 JVM 中，可以正常使用：实例化对象、调用方法、访问字段等。

🧹 5. 卸载（Unloading）

• 当一个类不再被使用，且对应的 ClassLoader 被回收，则类的 Class 对象会被卸载。
• 通常发生在：
  • 使用自定义类加载器
  • 类加载器及其加载的类都没有引用时
• 注意：JVM 的启动类加载器加载的类通常不会被卸载。

🔄 类加载器体系（ClassLoader）

Java 中有三种主要的类加载器（JDK 8 及之前）：

1. 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）
   • 加载核心类库（rt.jar 等）
   • C++实现，非Java对象
2. 扩展类加载器（Extension ClassLoader）
   • 加载 ext 目录下的类库（jre/lib/ext）
3. 应用类加载器（AppClassLoader）
   • 加载classpath下的类

此外还有自定义类加载器，可用于插件系统、热部署等。

📌 类的主动使用 vs 被动使用（初始化的触发）

主动使用（会触发初始化）：

• 创建类的实例
• 调用类的静态方法
• 访问类的静态变量（非 final）
• 使用反射调用类的方法或构造器
• 子类初始化时，其父类也会初始化

被动使用（不会触发初始化）：

• 访问类的 Class 对象：Class clazz = SomeClass.class;
• 通过数组定义类：SomeClass[] array = new SomeClass[10];
• 引用常量：System.out.println(SomeClass.CONSTANT);（CONSTANT 是 static final 并且编译期可确定）