Java类加载机制深度解析

Java类加载机制深度解析：从.class文件到JVM虚拟机

1. 类加载的全景流程

Java类从磁盘上的.class文件到内存中的可执行对象，需经历完整的加载生命周期：

.class文件 → 加载(Loading) → 链接(Linking) → 初始化(Initialization) → 使用(Using) → 卸载(Unloading)

2. 类加载的三大阶段详解

2.1 装载阶段（Loading）

核心任务：查找并加载类的二进制数据

具体工作：

1. 通过全限定名获取.class文件字节流
2. 将字节流转换为方法区的运行时数据结构
3. 在堆中生成对应的Class对象（作为方法区数据的访问入口）

数据来源：

• 本地文件系统（常见）
• ZIP/JAR包（如第三方库）
• 网络动态加载（Applet）
• 运行时生成（动态代理）

2.2 链接阶段（Linking）

(1) 验证（Verification）

确保.class文件符合JVM规范：

• 文件格式验证：魔数0xCAFEBABE开头
• 元数据验证：语义分析（如是否继承final类）
• 字节码验证：栈帧类型约束
• 符号引用验证：常量池检查

案例：修改.class文件魔数将导致ClassFormatError

(2) 准备（Preparation）

为类变量（static变量）分配内存并设置初始值：

• 基本类型：0/false/null等默认值
• 常量（static final）直接赋真实值

// 准备阶段后：
public static int value = 123;  // value = 0
public static final int CONST = 456; // CONST = 456

(3) 解析（Resolution）

将符号引用转换为直接引用：

• 类/接口解析
• 字段解析
• 方法解析

// 符号引用 → 直接引用
invokevirtual #5   // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V

2.3 初始化阶段（Initialization）

执行类构造器()方法的过程：

• 按顺序执行static变量赋值和static代码块
• 父类的``先于子类执行
• 线程安全（加锁同步）

public class InitDemo {
   
    static {
   
        System.out.println("静态块执行");