JVM加载class文件的原理机制是什么？类加载器的工作原理

Java语言是一种具有动态性的解释型语言，类(class)只有被加载到JVM中后才能运行。当运行指定程序时，JVM会将编译生成的.class文件按照需求和一定的规则加载到内存中，并组织成为一个完整的Java应用程序。这个加载过程是由类加载器来完成的，具体来说，就是由ClassLoader和它的子类来实现的。类加载器本身也是一个类，其实质是把类文件从硬盘读取到内存中。

类的加载方式分为隐式加载与显式加载两种。隐式加载指的是程序在使用new等方法创建对象时，会隐式地调用类的加载器把对应的类加载到JVM中。显式加载指的是通过直接调用class.forName()方法来把所需要的类加载到JVM中。

任何一个工程项目都是由许多个类组成的，当程序启动时，只把需要加载的类加载到JVM中，其他类只有被使用到的时候才会被加载，采用这种方法，一方面可以加快加载速度，另外一方面可以节约程序运行过程中对内存的开销。此外，在Java语言中，每个类或接口都对应一个.class文件，这些文件可以被看成一个个可以被动态加载的单元，因此当只有部分类被修改时，只需要重新编译变化的类即可，而不需要重新编译所有文件，因此加快了编译速度。

在Java语言中，类的加载是动态的，它并不会一次性将所有的类全部加载后再运行，而是保证程序运行的基础类（例如基类）完全加载到JVM中，至于其他类，则在需要时才加载。在Java语言中，可以把类分为3类：系统类、扩展类和自定义类。Java针对这3种不同的类提供了3中类型的加载器，这3种加载器的关系如下：

以上这三个类是如何协调工作来完成类的加载呢？

其实，它们是通过委托的方式实现的。具体而言，就是当有类需要被加载时，类加载器会请求父类来完成这个载入工作，父类会使用其自己的搜索路径来搜索需要被载入的类，如果搜索不到，才会由子类按照其搜索路径来搜索待加载的类。下例可以充分说明类加载器的工作原理：

package com.js;
/**
 * 说明类加载器的工作原理
 * @author jiangshuai
 *
 */
public class TestLoader {
	public static void main(String[] args){
		//调用Class加载器
		ClassLoader clApp = TestLoader.class.getClassLoader();
		System.out.println(clApp);
		//调用上一层Class加载器
		ClassLoader clExt = clApp.getParent();
		System.out.println(clExt);
		//调用根部Class加载器
		ClassLoader clBoot = clExt.getParent();
		System.out.println(clBoot);
	}
}

运行结果：

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@2a139a55
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@7852e922
null

从上例可以看出，TestLoader类是由AppClassLoader来加载的。另外需要说明的一点是，由于Bootstrap Loader是用C++语言来实现的，因此，在Java语言中是看不到它的，所以此时程序会输出null。

类加载的主要步骤分为以下3步：

1、装载。根据查找路径找到相对应的class文件，然后导入。

2、链接。链接又可以分为3个小的步骤，具体如下。

1）检查。检查待加载的class文件的正确性。

2）准备。给类中的静态变量分配存储空间。

3）解析。将符号引用转换成直接引用（这一步是可选的）。

3、初始化。对静态变量和静态代码块执行初始化工作。