Java類的加載過程以及自定義類加載器的常見場景

Java類加載過程

首先是加載過程（Loading），它是 Java 將字節碼數據從不同的數據源讀取到 JVM 中，并映射為 JVM 認可的數據結構（Class 對象），這里的數據源可能是各種各樣的形態，比如 jar 文件，class 文件，甚至是網絡數據源等；如果輸入數據不是 ClassFile 的結構，則會拋出 ClassFormatError。加載階段是用戶參與的階段，我們可以自定義類加載器，去實現自己的類加載過程。

第二階段是連接（Linking），這是核心的步驟，簡單說是把原始的類定義信息平滑地轉入 JVM 運行的過程中。這里可進一步細分成三個步驟：1，驗證（Verification），這是虛擬機安全的重要保障，JVM 需要核驗字節信息是符合 Java 虛擬機規范的，否則就被認為是 VerifyError，這樣就防止了惡意信息或者不合規信息危害 JVM 的運行，驗證階段有可能觸發更多 class 的加載。2，準備（Pereparation），創建類或者接口中的靜態變量，并初始化靜態變量的初始值。但這里的“初始化”和下面的顯示初始化階段是有區別的，側重點在于分配所需要的內存空間，不會去執行更進一步的 JVM 指令。3，解析（Resolution），在這一步會將常量池中的符號引用（symbolic reference）替換為直接引用。在 Java 虛擬機規范中，詳細介紹了類，接口，方法和字段等各方面的解析。

最后是初始化階段（initialization），這一步真正去執行類初始化的代碼邏輯，包括靜態字段賦值的動作，以及執行類定義中的靜態初始化塊內的邏輯，編譯器在編譯階段就會把這部分邏輯整理好，父類型的初始化邏輯優先于當前類型的邏輯。再來談談雙親委派模型，簡單說就是當加載器（Class-Loader）試圖加載某個類型的時候，除非父類加載器找不到相應類型，否則盡量將這個任務代理給當前加載器的父加載器去做。使用委派模型的目的是避免重復加載 Java 類型。

自定義類加載器的常見場景

實現類似進程內隔離，類加載器實際上用作不同的命名空間，以及提供類似容器，模塊化的效果。例如：1，兩個模塊依賴于某個類庫的不同版本，如果分別被不同的容器加載，就可以互不干擾。這個方面的集大成者是 Jave EE 和 OSGL，JPMS等框架。2，應用需要從不同的數據源獲取類定義信息，例如網絡數據源，而不是本地文件系統。3，或者是需要自己操縱字節碼，動態修改生成類型。

我們可以總體上簡單理解自定義類加載過程：1，通過指定名稱，找到其二進制實現，這里往往就是自定義類加載器會“定制”的部分，例如，在特定數據源根據名字獲取字節碼，或者修改或生成字節碼。2，然后，創建 Class 對象，并完成類加載過程。二進制信息到 class 對象的轉換，通常就依賴 defineClass，我們無需自己實現，它是 final 方法。有了 Class 對象，后續完成加載過程就順利成章了。

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