Java类加载基本过程详细介绍

Java类加载是指将class文件从磁盘加载到内存中，并将其转换为Java虚拟机（JVM）内部的数据结构，以便在程序运行时使用。Java类加载包括三个步骤：加载、连接和初始化。下面详细介绍每个步骤的具体过程。

加载

类加载的第一步是加载，其主要目的是通过类的全名查找该类的二进制字节流。在Java中，实现类的加载主要有两种方式：

1. 类路径（ClassPath）加载

   在Java中，类路径（ClassPath）指定了类文件的搜索路径。类加载器根据类路径来搜索类，当需要加载某个类时，它会从类路径下搜索以该类命名的.class文件，并将这个文件的字节流读入内存，然后创建一个与之对应的Class对象来表示这个类。

2. 动态加载

   动态加载是指通过Class.forName()方法或ClassLoader.loadClass()方法，动态地从指定的字节码文件中加载类。动态加载通常用于创建 插件系统，实现类似于Hibernate等ORM框架的功能。

连接

类加载的第二步是连接，包括验证、准备和解析三个阶段。

1. 验证 阶段

   在验证阶段，类加载器会进行字节码验证，以确保.class文件的字节流符合JVM规范，并且不包含任何危险代码。如果验证失败，则会抛出异常，JVM将不允许该类的加载。

2. 准备 阶段

   在准备阶段，JVM会为加载的每个类创建Class对象，并为这个对象分配内存空间，包括为非static变量分配内存空间和赋初始值（如0或null）。

3. 解析 阶段

   在解析阶段，JVM会将类和接口中的符号引用解析为直接引用。简单的说，就是将类中用到的其他类的名称转换为可以直接使用的、已经加载过的类的引用。如果解析失败，则会抛出异常。

初始化

类加载的最后一步是初始化。在初始化阶段，JVM会执行类的静态初始化器（static块），这些静态初始化器与类的单独实例无关，只针对整个类。示例代码如下：

public class Demo {
    static int a = 1;
    static int b;

    static {
        b = 2;
        System.out.println("a=" + a + ", b=" + b);
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("a=" + a + ", b=" + b);
    }
}

输出结果为：

a=1, b=2
a=1, b=2

可以看到，在初始化阶段，JVM会按照声明的顺序依次执行静态初始化器中的代码，最终输出" a=1, b=2"。这个过程只会执行一次，且在任意静态变量被访问时都会自动触发。

另外一个示例代码如下：

public class A {
    static {
        System.out.println("A");
    }
}

public class B extends A {
    static {
        System.out.println("B");
    }
}

public class C extends B {
    static {
        System.out.println("C");
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        C c = new C();
    }
}

输出结果为：

A
B
C

这个示例代码中，类C继承于类B，类B又继续于类A。在执行main函数时，首先会JVM会初始化类C，然后初始化类B，并在类B初始化的过程中，顺便也将类A初始化了。可以看到，类的初始化是具有继承性的。

获得了类的Class对象后，就可以创建实例对象，调用对象的方法了。

总结：

Java类加载的过程，包括三个步骤：加载、连接和初始化。加载阶段主要是将类的.class文件加载到内存中，连接阶段包括验证、准备和解析三个阶段，目的是将.class文件中的代码转换为JVM可以理解的形式。初始化阶段则是执行类的静态初始化器。在项目的开发中，对于相对复杂的Java应用程序，需好好理解类的加载过程，更好地掌握应用程序的控制权。