简述Java类加载的基本过程

题目

简述Java类加载的基本过程

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐

考点

类加载过程,类加载器,双亲委派模型

快速回答

Java类加载分为三个主要阶段：

1. 加载：查找并加载类的二进制字节码
2. 链接：包含验证、准备、解析三个子阶段
3. 初始化：执行类构造器<clinit>()方法

类加载器采用双亲委派模型，优先委派父加载器处理。

解析

一、类加载基本过程

当JVM首次使用类时，会触发以下完整流程：

1. 加载（Loading）
   • 通过全限定名获取类的二进制字节流
   • 将字节流转化为方法区的运行时数据结构
   • 在堆中生成代表该类的Class对象
2. 链接（Linking）
   • 验证（Verify）：检查字节码安全性（文件格式、元数据等）
   • 准备（Prepare）：为静态变量分配内存并设置默认值（如int=0）
   • 解析（Resolve）：将符号引用转换为直接引用
3. 初始化（Initialization）
   • 执行类构造器<clinit>()方法
   • 为静态变量赋程序设定的初始值
   • 执行静态代码块

二、代码示例

public class LoadDemo {
    static int value = 10; // 准备阶段value=0，初始化阶段变为10
    static { System.out.println("静态代码块执行"); }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(LoadDemo.value);
    }
}

输出顺序：
1. 加载LoadDemo类 → 2. 链接阶段（value初始化为0） → 3. 初始化阶段（value赋值为10，打印"静态代码块执行"） → 4. main方法打印10

三、双亲委派模型

类加载器层级结构：

• Bootstrap ClassLoader：加载JRE/lib核心库（C++实现）
• Extension ClassLoader：加载JRE/lib/ext扩展库
• Application ClassLoader：加载classpath用户类

工作流程：
1. 收到加载请求后，先委托父加载器处理
2. 父加载器无法完成时（在自己的搜索范围找不到类），子加载器才尝试加载

四、最佳实践

• 避免自定义类加载器破坏双亲委派（特殊场景如热部署除外）
• 静态变量初始化避免循环依赖：

  // 错误示例
  class A { static int val = B.val + 1; }
  class B { static int val = A.val + 1; } // 导致初始化死锁

五、常见错误

• ClassNotFoundException：类加载器在指定路径找不到类
• NoClassDefFoundError：编译时存在类，但运行时链接失败
• 混淆「准备」和「初始化」阶段：误认为准备阶段就会执行静态赋值

六、扩展知识

• 触发初始化时机：new实例、访问静态变量/方法、反射调用、初始化子类等
• 不会触发初始化：通过子类引用父类静态字段、数组定义（如MyClass[] arr = new MyClass[10]）