类卸载的实现原理是什么？

类卸载是指在代码执行过程中，由于某种原因，已加载的类被卸载并从JVM中移除。Java虚拟机规范并没有明确要求JVM自动实现卸载机制，但目前大部分虚拟机都支持类卸载。

实现类卸载的原理是基于类的生命周期。当一个类不再需要时，JVM会从内存中卸载它。在类被卸载之前，JVM需要保证该类不再被引用。如果某个类已经被加载并引用了，在程序中不再引用该类的对象后，JVM会扫描该类的类加载器(ClassLoader)和类加载器所加载的所有类，查找是否还存在该类的实例或引用。如果不存在，该类就可以被卸载。

Java虚拟机规范明确规定了只有以下这些情况，类才能够被卸载：

1. 该类所有的实例都已被GC回收并且在所有地方都没有被引用
2. 该类的Class对象没有被引用，即这个类的所有对象都已经被销毁或者已经逃逸
3. 该类在ClassLoader中不被引用

Java虚拟机在卸载某个类时会先卸载它所依赖的类，因为如果这些类对于当前的应用已经不再需要了，那么这些类对卸载目标类的保留也就没有任何意义了。在卸载一个类之后，Java虚拟机会尝试卸载该类的ClassLoader。

示例代码1：

/**
 * 演示类卸载
 */
public class ClassUnloadedDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 开启线程模拟类加载
        loadSomeClasses();
        // 卸载类
        ClassLoader cl = ClassUnloadedDemo.class.getClassLoader();
        ClassLoaderUtils.unloadClassLoader(cl);
        // 等待线程结束
        Thread.sleep(1000L);
    }

    private static void loadSomeClasses() {
        new Thread(() -> {
            while (true) {
                try {
                    Class.forName("com.github.simplepooja.Class1", true, ClassLoader.getSystemClassLoader());
                    Class.forName("com.github.simplepooja.Class2", true, ClassLoader.getSystemClassLoader());
                    Thread.sleep(100L);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }
}

class ClassLoaderUtils {
    private static final Field CLASS_LOADER_FIELD;
    private static final Method FIND_LOADED_CLASS_METHOD;
    static {
        try {
            CLASS_LOADER_FIELD = Class.class.getDeclaredField("classLoader");
            CLASS_LOADER_FIELD.setAccessible(true);
            FIND_LOADED_CLASS_METHOD = ClassLoader.class.getDeclaredMethod("findLoadedClass", String.class);
            FIND_LOADED_CLASS_METHOD.setAccessible(true);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    public static void unloadClassLoader(ClassLoader classLoader) throws Exception {
        Thread thread = Thread.currentThread();
        ClassLoader originalContextClassLoader = thread.getContextClassLoader();
        thread.setContextClassLoader(classLoader);

        for (Class<?> clazz : getLoadedClasses()) {
            if (clazz.getClassLoader() == classLoader) {
                unloadClass(clazz);
                System.out.println("class unloaded: " + clazz.getName());
            }
        }

        thread.setContextClassLoader(originalContextClassLoader);
    }

    private static void unloadClass(Class<?> clazz) throws Exception {
        Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) {
            if (!Modifier.isStatic(field.getModifiers())) {
                field.setAccessible(true);
                Object obj = field.get(null);
                if (obj != null && obj.getClass().getClassLoader() == clazz.getClassLoader()) {
                    field.set(null, null);
                }
            }
        }
        Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
        for (Method method : methods) {
            if (!Modifier.isStatic(method.getModifiers())) {
                method.setAccessible(true);
                try {
                    SunReflectUtil.invokeMethod(method, null);
                } catch (Throwable t) {
                }
            }
        }
        Field classLoaderField = CLASS_LOADER_FIELD;
        clazz = null;
        classLoaderField.set(clazz, null);
    }

    private static List<Class<?>> getLoadedClasses() throws Exception {
        return Arrays.stream(Thread.currentThread().getContextClassLoader().loadClass("java.lang.ClassLoader")
                .getDeclaredMethod("getLoadedClasses").invoke(ClassLoader.getSystemClassLoader())).map(obj -> (Class<?>) obj)
                .collect(Collectors.toList());
    }
}

class Class1 {
    int x;
    public Class1() {
        System.out.println("Class1 constructed!");
    }
}

class Class2 {
    int x;
    public Class2() {
        System.out.println("Class2 constructed!");
    }
}

上面的代码通过开启线程动态加载Class1和Class2两个类，并在主线程中调用ClassLoaderUtils类的unloadClassLoader方法卸载ClassLoader，以达到卸载Class1和Class2的目的。

示例代码2:

/**
 * 验证ClassLoader卸载
 */
public class ClassLoaderUnloadDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 类加载上下文
        URL url = new File("target/classes").toURI().toURL();
        URLClassLoader classLoader = new URLClassLoader(new URL[]{url});
        // 加载类
        Class<?> clazz = classLoader.loadClass("com.alipay.foo.Foo");
        // 创建实例
        Object object = clazz.newInstance();
        // 打印类加载器信息
        System.out.println(clazz.getClassLoader());
        // 卸载类加载器
        classLoader.close();
        // 打印实例信息
        System.out.println(object);
    }
}

class Foo {
    int x;

    public Foo() {
        System.out.println("Foo constructed!");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Foo instance";
    }
}

上面的代码演示了在类加载上下文中加载Foo类，创建实例对象，打印类加载器信息，然后卸载类加载器并再次打印实例信息的过程，可以发现，当类加载器被卸载之后，虽然Foo类的实例仍然存在，但打印实例信息时仅显示"Foo instance"，并未打印实例的详细信息，而这正是卸载类加载器的待遇。