Java 类

类修饰符

在 Java 中，类的修饰符主要有两种：public 和默认（即不显示声明修饰符）, 类修饰符描述了类的包访问权限。

修饰符	访问范围	是否可被其他包访问	是否可被同包类访问
public	当前包和所有其他包	是	是
默认	仅限当前包	否	是

类加载器

Java 的类加载器（ClassLoader）是 Java 虚拟机（JVM）中负责加载类文件（.class）的组件。它的主要作用是将字节码文件加载到内存，并为 JVM 提供类的定义

Java 的类加载器主要分为以下几种：

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责加载 Java 核心类库（JAVA_HOME/lib 下的类），由 C++ 实现，属于 JVM 的一部分。
扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责加载 JAVA_HOME/lib/ext 目录下的类库。
应用类加载器（AppClassLoader）：负责加载应用程序的 classpath 下的类，是最常用的类加载器。
自定义类加载器：用户可以根据需要自定义类加载器，继承 ClassLoader 实现。

类加载机制

Java 的类加载机制是指 Java 虚拟机在运行时如何加载类文件的过程。这个过程包括类的加载、连接和初始化三个阶段。

加载（Loading）：
- 通过类的全限定名获取类的二进制字节流
- 将字节流代表的静态存储结构转换为方法区的运行时数据结构
- 在堆中生成代表该类的 Class 对象
连接（Linking）：
- 验证：确保字节码文件符合 JVM 规范
- 准备：为类变量分配内存并设置默认初始值
- 解析：将符号引用转换为直接引用
初始化（Initialization）：
- 执行类构造器 <clinit>() 方法（自动收集所有类变量的赋值动作和静态代码块）
- 父类的 <clinit>() 方法先执行

NOTE

验证阶段是 JVM 安全性的重要保障，可以防止恶意代码破坏 JVM 运行环境

类加载的验证过程包括以下几个步骤：

文件格式验证：验证字节码文件是否符合 Class 文件格式规范
元数据验证：验证类的元数据信息是否符合 Java 语言规范
字节码验证：验证方法体中的字节码指令是否合法
符号引用验证：验证符号引用是否可以转换为直接引用

类加载的时机

主动引用（触发类初始化）：
- 创建类的实例（new）
- 访问类的静态变量（非 final）
- 调用类的静态方法
- 反射调用（Class.forName()）
- 初始化子类时父类会被初始化
- JVM 启动时指定的主类
被动引用（不会触发类初始化）：
- 通过子类引用父类的静态字段
- 通过数组定义引用类
- 访问类的 final 常量

类加载的顺序

在 Java 中，类的加载顺序是由 JVM 在运行时动态决定的。类加载的顺序直接影响类的初始化和静态块的执行顺序。

以下是类加载的顺序，使用箭头图示说明：

plaintext

父类静态代码块和静态变量
    ↓
子类静态代码块和静态变量
    ↓
父类实例变量和初始化块
    ↓
父类构造方法
    ↓
子类实例变量和初始化块
    ↓
子类构造方法

TIP

静态成员变量和静态代码块的初始化顺序是“谁写在前面谁先执行”

java

class Parent {
     static {
          System.out.println("父类静态代码块");
     }

     {
          System.out.println("父类实例初始化块");
     }

     public Parent() {
          System.out.println("父类构造方法");
     }
}

class Child extends Parent {
     static {
          System.out.println("子类静态代码块");
     }

     {
          System.out.println("子类实例初始化块");
     }

     public Child() {
          System.out.println("子类构造方法");
     }
}

public class Main {
     public static void main(String[] args) {
          System.out.println("创建第一个子类对象：");
          new Child();

          System.out.println("\n创建第二个子类对象：");
          new Child();
     }
}

输出结果:

text

    父类静态代码块
    子类静态代码块

    创建第一个子类对象时：

    父类实例初始化块
    父类构造方法
    子类实例初始化块
    子类构造方法

    创建第二个子类对象时：

    父类实例初始化块
    父类构造方法
    子类实例初始化块
    子类构造方法

TIP

静态代码块的执行顺序与类的加载顺序一致，而实例初始化块和构造方法的执行顺序与对象的创建顺序一致。

双亲委派机制

双亲委派机制（Parent Delegation Model）是 Java 类加载器（ClassLoader）的一种工作机制。它规定了类加载器在加载类时的查找顺序.

工作流程:

当类加载器收到类加载请求时，首先不会自己去尝试加载，而是把请求委托给父加载器。
父加载器如果还有父加载器，则继续向上委托，直到顶层的启动类加载器。
从顶层加载器开始，尝试进行类加载, 如果无法加载, 再由下一级加载器尝试加载,
如果所有的类加载器都无法加载该类, 则抛出 ClassNotFoundException 异常, 否则返回加载的类.

TIP

当某个加载器成功加载类后, 会将加载结果逐级返回, 即使下级加载器也能够加载这个类, 也不会再进行类加载.

主要优点:

安全性：防止核心类库被篡改或替换。
避免重复加载：同一个类只会被加载一次，保证类的唯一性。
层次清晰：各类加载器职责分明，便于管理和扩展。

NOTE

某些框架（如 Tomcat、JSP/Servlet 容器、OSGi）会打破双亲委派机制，实现自己的类加载逻辑，以满足热部署、隔离等需求。

Java 类 ​

类修饰符 ​

类加载器 ​

类加载机制 ​

类加载的时机 ​

类加载的顺序 ​

双亲委派机制 ​