一句话总结
类加载机制是JVM动态加载类的过程，包含加载、验证、准备、解析和初始化五个阶段。加载阶段读取.class文件生成Class对象；验证确保字节码合法；准备为静态变量分配内存并赋默认值；解析将符号引用转为直接引用；初始化执行静态代码块和变量赋值。各阶段顺序执行，确保类正确加载且符合安全规范。
详细解析
Java的类加载过程可以分为以下几个阶段，每个阶段都有其特定的任务和顺序：
1. 加载（Loading）
- 任务：查找并加载类的二进制字节流（如.class文件），将类的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构，并在堆中生成一个代表该类的java.lang.Class对象。
- 触发条件：当程序首次主动使用类时（如实例化对象、访问静态字段等）。
- 类加载器：启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：加载JAVA_HOME/lib下的核心类库（如rt.jar）。扩展类加载器（Extension ClassLoader）：加载JAVA_HOME/lib/ext下的扩展类。应用程序类加载器（Application ClassLoader）：加载用户类路径（ClassPath）的类。自定义类加载器：用户可继承ClassLoader实现自定义加载逻辑（如热部署、模块化加载）。
- 双亲委派模型：子类加载器优先委派父类加载器加载类，确保核心类库的安全性和唯一性。
2. 验证（Verification）
- 任务：确保字节码符合JVM规范，防止恶意代码破坏虚拟机。
- 验证内容：文件格式验证：检查魔数（0xCAFEBABE）、版本号、常量池等。元数据验证：检查类继承、字段/方法访问权限、抽象类实现等是否符合语义。字节码验证：验证方法体中的指令逻辑（如操作数栈类型、跳转指令合法性）。符号引用验证：检查符号引用能否正确解析（如类、方法、字段是否存在）。
3. 准备（Preparation）
- 任务：为类的静态变量分配内存并设置初始值（默认值，非代码中显式赋予的值）。
- 示例：
public static int value = 123; // 准备阶段 value = 0，初始化阶段 value = 123- 注意：若字段被final修饰且为编译期常量（如public static final int VALUE = 123），则直接赋值到常量池，不经过准备阶段。
4. 解析（Resolution）
- 任务：将常量池中的符号引用（Symbolic References）转换为直接引用（Direct References）。
- 符号引用：以符号（如全限定名）描述引用的目标。
- 直接引用：指向目标的指针、偏移量或句柄。
- 解析目标：类/接口解析字段解析方法解析接口方法解析
- 特点：解析阶段可能发生在初始化之后（支持动态绑定）。
5. 初始化（Initialization）
- 任务：执行类构造器<clinit>()方法，完成静态变量赋值和静态代码块的执行。
- 触发条件：主动引用类的五种场景：new实例化对象、访问类的静态字段（非final）或静态方法。反射调用类（如Class.forName("com.example.Test")）。初始化子类时，父类未初始化会先触发父类初始化。虚拟机启动时指定的主类（包含main()方法的类）。JDK7+的动态语言支持（如MethodHandle解析结果触发初始化）。
- 线程安全：JVM保证<clinit>()方法在多线程环境下被正确加锁同步。
6. 类加载示例
class Parent {
static int a = 1;
static { System.out.println("Parent init"); }
}
class Child extends Parent {
static int b = 2;
static { System.out.println("Child init"); }
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Child.b); // 输出：Parent init → Child init → 2
}
}- 执行过程：访问Child.b触发Child类的初始化。由于Child的父类Parent未初始化，先初始化Parent。父类Parent初始化完成后，再初始化子类Child。