---

類加載過程詳解

類加載是 JVM 將類的字節碼從磁盤、網絡或其他來源加載到內存，并轉換為 Class 對象的過程，主要分為以下 五個階段：

---

1. 加載（Loading）

• 任務：查找類的二進制字節流（如 .class 文件、JAR 包、動態代理生成等），并將其轉換為方法區的運行時數據結構。
• 觸發條件：
  • 首次創建類實例（new）。
  • 訪問類的靜態字段或方法。
  • 反射調用（如 Class.forName()）。
• 類加載器：
  • 引導類加載器（Bootstrap ClassLoader）：加載 JRE/lib 核心庫（如 rt.jar）。
  • 擴展類加載器（Extension ClassLoader）：加載 JRE/lib/ext 擴展庫。
  • 應用類加載器（Application ClassLoader）：加載用戶類路徑（-classpath）的類。
  • 自定義類加載器：用戶繼承 ClassLoader 實現，用于特定場景（如熱部署、模塊化）。

---

2. 驗證（Verification）

確保字節碼符合 JVM 規范，防止惡意代碼攻擊，具體檢查：

• 文件格式驗證：魔數、版本號等是否符合規范。
• 元數據驗證：類是否有父類、是否實現接口等語義檢查。
• 字節碼驗證：控制流是否合法（如跳轉指令不越界）。
• 符號引用驗證：引用的類、方法、字段是否存在（發生在解析階段）。

---

3. 準備（Preparation）

• 任務：為 靜態變量 分配內存并設置初始值（零值）。
  • 示例：static int value = 123; 在此階段 value 被賦值為 0，而非 123。
• 特殊處理：若字段為 final 常量（static final），直接賦真實值（如 static final int value = 123;）。

---

4. 解析（Resolution）

將常量池中的 符號引用 轉換為 直接引用：

• 符號引用：以文本形式描述引用的目標（如 java/lang/Object）。
• 直接引用：指向目標在內存中的指針、偏移量或句柄。
• 解析類型：類/接口、字段、方法、方法類型等。

---

5. 初始化（Initialization）

• 任務：執行類構造器 <clinit>() 方法，合并所有靜態代碼塊和靜態變量賦值操作。
• 觸發條件：類被首次主動使用時（如 new、訪問靜態字段）。
• 線程安全：JVM 保證 <clinit>() 方法在多線程下被正確加鎖同步。

---

類隔離的實現與原理

類隔離的核心是通過 不同的類加載器 加載同名類，使 JVM 將其視為不同的類，從而避免沖突。以下是常見實現方式：

---

1. 類加載器的命名空間

• 規則：每個類由其加載器和全限定名（如 com.example.MyClass）共同唯一標識。
• 示例：

  ClassLoader loader1 = new MyClassLoader();
  ClassLoader loader2 = new MyClassLoader();
  Class<?> class1 = loader1.loadClass("com.example.MyClass");
  Class<?> class2 = loader2.loadClass("com.example.MyClass");
  // class1 != class2，即使字節碼相同
  

2. 雙親委派模型的打破

默認類加載器遵循 雙親委派模型（優先由父加載器加載），但在隔離場景下需打破該模型：

• 自定義類加載器：重寫 loadClass() 方法，直接加載特定路徑的類，不委托父加載器。
• 應用場景：
  • Tomcat WebApp 隔離：每個 Web 應用使用獨立的 WebappClassLoader，加載 /WEB-INF/classes 和 /WEB-INF/lib 下的類。
  • OSGi 模塊化：每個 Bundle 有自己的類加載器，實現動態模塊化。

3. 模塊化系統（Java 9+）

通過 JPMS（Java Platform Module System） 實現更細粒度的類隔離：

• 模塊描述符（module-info.java）：定義模塊的導出包和依賴關系。
• 類可見性控制：未導出的包對其他模塊不可見，徹底隔離實現細節。

---

類隔離的實際應用

場景	實現方式	優勢
多版本庫共存	不同類加載器加載不同版本的 JAR（如 Log4j 1.x 和 2.x）。	避免版本沖突
微服務熱部署	每個服務使用獨立類加載器，重啟服務時替換類加載器實現無停機更新。	提升系統可用性
插件化架構	插件作為獨立模塊，由專屬類加載器加載，主程序通過接口交互。	動態擴展功能

---

🐶

• 類加載過程：加載 → 驗證 → 準備 → 解析 → 初始化，確保類合法且可用。
• 類隔離機制：通過類加載器命名空間和打破雙親委派，實現多版本共存、模塊化等需求。
• 應用價值：解決依賴沖突、支持熱部署、構建靈活架構，是現代 Java 應用的核心技術之一。