前言

从一个.class文件变成一段可执行的程序，就是类加载的工作。分为三大部分：加载，链接，初始化。下面介绍一下这三部分各自分派的工作，结合实例代码体会一下初始化阶段的工作，毕竟这是距离程序执行最近的部分了。

加载

• 加载把二进制字节流变为java虚拟机认可的类。
• 类加载器根据类的全名查找二进制字节流加载

• 类加载器 + 类全名 得到唯一可执行的程序类，不同类加载器加载的同一个二进制刘文件也会得到不同的可执行程序。这个特性可以做容器隔离，一般用于中间件，比如jvm-sandbox：

  
  image.png
• SandBoxClassLoader是中间件类加载器，TomcateClassLoader是业务代码类加载器，二者相互独立，即使加载相同的代码，也不会互相影响，尤其是代码版本更新的时候，双方无感知。
• 图中可以了解到类加载器的一个加载顺序，最上层是jvm层面的类加载器，加载的jar包最为基础。
• 启动类加载器 ——> 拓展类加载器 ——> 应用类加载器。上层类加载器加载不到才会由下层类加载器加载，这就是双亲委派机制，主要是为了避免类的重复加载。

• 打破双亲委派机制就是不按照父类类加载器先加载的顺讯加载二进制字节流。

  
  image.png
• 拓展类加载器和应用类加载器都在Launcher中定义。

链接

• 链接是类加载的核心步骤，主要工作是把二进制字节流转变的类信息和jvm虚拟机链接起来，有三步：
  1.验证：类信息格式规范是否符合，除非恶意串改，否则一般都是没有问题的。
  2.准备：这一步主要是给静态字段分配内存空间，注意，这个时候内存中存储的值不是程序中定义的，而是默认的；
  3.解析：符号引用替换为直接引用，意味着不同类信息之间有了联系。这一步不是必须在链接阶段进行

初始化

• java中的静态字段分为两种：
  1.final static：这种被标记为常量，它的赋值由java虚拟机完成。
  2.static：这种静态变量的赋值叫做<clinit>，初始化阶段赋值；

  
  image.png
• <clinit>就是我们说的初始化方法，只给static修饰的a赋值。final static修饰的b在定义的时候就被虚拟机赋值。非静态变量c在初始化阶段没有被赋值。c在实例化成对象的时候才会被赋值。

自定义类加载器

public class UserInfoContext {
    public void saveUserInfo() {
        System.out.println("加载UserInfoContext的类加载器是: " + UserInfoContext.class.getClassLoader());
        System.out.println("父加载器类是：" + UserInfoContext.class.getClassLoader().getParent());
        System.out.println("祖父类加载器是：" + UserInfoContext.class.getClassLoader().getParent().getParent());
        System.out.println("曾祖父类加载器是: " + UserInfoContext.class.getClassLoader().getParent().getParent().getParent());
    }

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException,
            InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        UserInfoContextClassLoader userInfoContextClassLoader = new UserInfoContextClassLoader();

        Class<?> aClass = userInfoContextClassLoader.findClass(UserInfoContext.class.getName());

        Object newInstance = aClass.newInstance();

        Method method = aClass.getMethod("saveUserInfo");

        method.invoke(newInstance);

    }
}

//自定义类加载器
class UserInfoContextClassLoader extends ClassLoader {

    //classLoader的功能是什么？根据类名name查找二进制字节流并且加载
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] bytes = loadClassFromFile(name);
        return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
    }

    //文件中读二进制字节流
    private byte[] loadClassFromFile(String fileName)  {
        InputStream inputStream = getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(
                fileName.replace('.', File.separatorChar) + ".class");
        byte[] buffer;
        ByteArrayOutputStream byteStream = new ByteArrayOutputStream();
        int nextValue = 0;
        try {
            while ( (nextValue = inputStream.read()) != -1 ) {
                byteStream.write(nextValue);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        buffer = byteStream.toByteArray();
        return buffer;
    }
}

• 下面是打印输出

  
  image.png
• 文件中读取二进制字节流，通过defineClass把二进制字节流定义为Class<>，也就是类，这个就和反射对接在一起了，后面就是反射调用方法，比如程序运行时动态调用，但是反射需要创建大量中间对象，比如Method和Object这种，所以使用反射的时候需要考虑实际业务的性能。

• ClassLoader实现了很多基础方法，分为两类：
  1.public static InputStream getSystemResourceAsStream(String name) 。通过类的名字去寻找二进制流的；
  2.public Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {}。入参是name，返回值是Class<>。

  
  image.png
• 对比loadClass代码可以对双亲委派机制的加载顺序有更深的理解。