类加载是Java虚拟机（JVM）中一项重要的机制，它决定了类的生命周期及其在内存中的表现。类加载按照特定的过程执行，其分为加载、连接和初始化三个主要阶段。
一、类加载的过程
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加载（Loading）： 在这一阶段，JVM会根据类的全限定名（包含包名的类名）查找类文件，并将其转换为Class对象。加载的主要操作包括：
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从文件系统、网络等查找并读入类的字节流。
- 将字节流转换为Class对象，存放在方法区中。
这个过程通常由类加载器（ClassLoader）完成，Java中的类加载器分为系统类加载器、扩展类加载器和引导类加载器。
java
public class ClassLoaderExample {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Class<?> clazz = Class.forName("java.lang.String");
System.out.println("类名: " + clazz.getName());
}
}
在这个例子中，Class.forName()方法会通过类加载器加载java.lang.String类。
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连接（Linking）： 连接阶段分为三个子阶段：验证、准备和解析。
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验证：确保加载的类的字节流符合JVM的规范，以确保其正确性和安全性。
- 准备：为类变量分配内存，并设置默认值。例如，如果一个类中有静态变量，那么在准备阶段，会为这些变量分配内存空间。此时，并不会初始化变量。
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解析：将类中符号引用转换为直接引用。符号引用是字符串形式的引用，而直接引用是内存地址。这一过程会建立起类之间的关系。
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初始化（Initialization）： 在这个阶段，JVM会执行类的初始化代码，包括静态变量的初始化和static语句块的执行。这一阶段确保类在使用之前完成必要的设置。
```java class InitClass { static int value = 5; static { value = 10; System.out.println("静态块执行，value: " + value); }
public InitClass() {
System.out.println("构造函数执行");
}
}
public class Main { public static void main(String[] args) { System.out.println("准备创建对象"); new InitClass(); // 触发初始化 System.out.println("对象创建完毕"); } } ```
输出：
准备创建对象
静态块执行，value: 10
构造函数执行
对象创建完毕
二、类加载器的结构
Java中的类加载器通常分为以下几种：
- 引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责加载JDK的核心类库，如
java.lang、java.util等。这是最顶层的类加载器。 - 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责加载JDK的扩展类库，通常位于
jre/lib/ext目录下。 - 应用程序类加载器（Application ClassLoader）：负责加载用户的类，例如从Classpath中查找的类。
三、类的加载时机
类的加载时机通常有以下几种情况：
- 当一个类被主动引用时（如通过
new关键字、访问静态变量、调用静态方法等），JVM会验证该类是否存在，如果不存在则抛出ClassNotFoundException。 - 当一个类被反射访问时，例如调用
Class.forName()。 - 当一个类的
initialize方法被调用时，JVM会初始化对应的类。
总结而言，类加载过程是JVM工作的重要组成部分，理解这一过程有助于开发高效、安全的Java应用。在实际应用中，良好的类加载管理能够避免类冲突和内存泄露等问题。
