1. Class Loader 的概念和作用

Class Loader（类加载器）是 Java 虚拟机（JVM）的一个重要组成部分，负责将类的字节码加载到 JVM 中并转换为可执行的 Java 类。它是实现 Java 程序动态加载的关键，能够根据需要在运行时加载类。

Class Loader 的主要作用如下：

  • 动态加载类：Class Loader 能够在运行时根据需要加载类，便于程序的扩展和灵活性。
  • 隔离不同的类：不同的 Class Loader 加载的类之间相互隔离，避免类冲突，实现类的版本控制。
  • 保护核心类库：核心类库由 Bootstrap Class Loader 加载，保证了核心类的安全性。

2. Class Loader 的工作原理

Java 的类加载过程可以分为以下几个步骤：

  1. 加载：通过类的全限定名查找并读取对应的字节码文件，将字节码文件转换为 Class 对象。
  2. 连接：将类的二进制数据合并到 JVM 的运行时数据区域中，并进行校验、准备和解析等操作。
  3. 初始化：对类的静态字段进行初始化，执行类的静态代码块。
public class MyClass {
    private static int count = 0;
    
    static {
        count = 10;
        System.out.println("Static block executed.");
    }
    
    public MyClass() {
        System.out.println("Constructor executed.");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        MyClass myObject = new MyClass();
    }
}
Java

上述代码中，静态代码块会在类初始化时执行，构造方法会在创建对象时执行。通过类加载器加载 MyClass 类时，会先执行静态代码块，输出 "Static block executed."，然后执行构造方法，输出 "Constructor executed."。

3. Class Loader 的层次结构

Java 的 Class Loader 采用了类似父子继承的层次结构，主要包含以下几种 ClassLoader：

  • Bootstrap Class Loader：由 C++ 实现，负责加载核心类库，如 java.lang 包中的类。
  • Extension Class Loader：负责加载 Java 的扩展类，位于 $JAVA_HOME/jre/lib/ext 目录下。
  • System Class Loader：也称为应用程序类加载器，负责加载应用程序的类。
  • 自定义 Class Loader：开发者可以根据需要自定义 ClassLoader，继承自 ClassLoader 类。

ClassLoader 采用双亲委派模型，即在加载类时先委托父 ClassLoader 尝试加载，只有父 ClassLoader 找不到对应的类时，才由自己加载。