java类加载的过程

类加载过程包括加载、验证、准备、解析、初始化五步：首先由类加载器读取字节码生成Class对象（加载），随后校验字节码合法性（验证），接着为静态变量分配内存并设默认值（准备），再将符号引用转为直接引用（解析），最后执行静态代码块和赋值语句完成初始化（初始化），其中初始化仅在特定条件下触发，且遵循双亲委派模型。

Java 类加载过程是指 JVM 将类的字节码文件（.class）从磁盘或网络读入内存，并完成验证、准备、解析、初始化等一系列动作，最终形成可执行的 java.lang.Class 对象的过程。整个过程由类加载器（ClassLoader）协作完成，遵循“双亲委派模型”，核心阶段共五步：加载、验证、准备、解析、初始化（《Java虚拟机规范》定义），其中“使用”和“卸载”不属于加载子过程。

1. 加载（Loading）

这是类加载的第一步，目标是把类的二进制字节流（如 class 文件、jar 包内资源、动态生成字节码等）读入内存，生成一个对应的 Class 对象（尚未初始化）。关键点：

• 不关心字节码来源：可以是本地文件系统、JAR/ZIP、网络（如 Applet）、运行时动态生成（如 ASM、CGLIB）、甚至数据库中存储的字节码
• 加载后，类还处于“未连接”状态：不能被程序直接使用，也未分配静态变量内存，更未执行静态代码块
• 加载阶段可能触发其他类的加载（比如当前类引用了另一个未加载的类），但不一定会初始化它（初始化有明确触发时机）

2. 验证（Verification）

确保加载进来的字节码符合 JVM 规范，不会危害虚拟机安全。这是最复杂也最耗时的校验阶段，包括四个子阶段：

• 文件格式验证：检查魔数、主次版本号、常量池格式等是否合法（比如是否以 CAFEBABE 开头）
• 元数据验证：检查类是否有父类、是否继承了 final 类、是否实现了抽象方法等语义正确性
• 字节码验证：对方法体进行数据流分析，确保操作数栈不会溢出、类型匹配、跳转指令不会跳到方法外等
• 符号引用验证：在解析阶段前做初步检查（如类、字段、方法是否存在且可访问）

验证失败会抛出 VerifyError 或其子类（如 IncompatibleClassChangeError）。

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3. 准备（Preparation）

为类的静态变量（static 字段）分配内存，并设置默认初始值（不是代码里写的值！）。注意：

• 仅针对 static 变量（包括 static final 的基本类型和字符串字面量——它们属于“编译期常量”，会被直接赋值；其余 static final 对象仍走默认值）
• 例如：private static int a = 123; → 此时 a 被设为 0；而 private static final int b = 456;（字面量）→ 此时 b 就是 456
• 此时不会执行任何 Java 代码（如 static 块、构造器、赋值表达式）

4. 解析（Resolution）

将常量池内的符号引用（Symbolic References）替换为直接引用（Direct References）。符号引用是文本描述（如类全名、字段名+描述符、方法名+描述符），直接引用是能直接定位到目标的指针、偏移量或句柄。

• 解析动作可能在初始化前、后，甚至运行时才发生（“懒解析”），但虚拟机规范允许在加载、准备、初始化任一阶段执行
• 主要解析四类符号引用：类或接口、字段、类方法、接口方法
• 典型异常：NoClassDefFoundError（运行时找不到类）、NoSuchFieldError、NoSuchMethodError

5. 初始化（Initialization）

真正执行类中定义的 Java 程序代码，即执行 <clinit></clinit> 方法（类构造器，由编译器自动收集所有 static 变量赋值语句和 static 代码块生成）。

• 这是类加载过程的最后一步，也是唯一允许用户代码介入的阶段
• 有且仅有以下 6 种情况会主动触发初始化（其他情况只加载不初始化）：
  • 遇到 new、getstatic、putstatic、invokestatic 字节码指令（对应 new 实例、读写静态字段、调用静态方法）
  • 使用反射（如 Class.forName("xxx")，注意 Class.forName(name, false, loader) 可跳过初始化）
  • 初始化子类时，若父类未初始化，则先初始化父类
  • 虚拟机启动时，用户指定的主类（含 main 方法的类）被初始化
  • 使用 JDK 1.7+ 的动态语言支持（如 MethodHandle）且该句柄对应的方法句柄解析结果为 REF_getStatic 等
  • 接口定义了 default 方法，且该接口的实现类初始化时，该接口也会被初始化（仅限首次）
• <clinit></clinit> 是线程安全的：JVM 保证同一时间只有一个线程执行它，其他线程阻塞等待

基本上就这些。类加载不是黑盒，理解每步做什么、何时发生、什么会触发，对排查 NoClassDefFoundError、ClassNotFoundException、静态初始化死锁、双亲委派破坏等问题非常关键。

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