你以为 Class.forName() 就是加载类？别傻了，JVM 背后的“找爹”大戏你真的看懂了吗？

开篇语

哈喽，各位小伙伴们，你们好呀，我是喵手。运营社区：C站/掘金/腾讯云/阿里云/华为云/51CTO；欢迎大家常来逛逛

  今天我要给大家分享一些自己日常学习到的一些知识点，并以文字的形式跟大家一起交流，互相学习，一个人虽可以走的更快，但一群人可以走的更远。

  我是一名后端开发爱好者，工作日常接触到最多的就是Java语言啦，所以我都尽量抽业余时间把自己所学到所会的，通过文章的形式进行输出，希望以这种方式帮助到更多的初学者或者想入门的小伙伴们，同时也能对自己的技术进行沉淀，加以复盘，查缺补漏。

小伙伴们在批阅的过程中，如果觉得文章不错，欢迎点赞、收藏、关注哦。三连即是对作者我写作道路上最好的鼓励与支持！

0. 前言：那年我瞎改了一个类，结果整个项目都崩了 😱

还记得我刚工作那会儿，有个需求要修改一个第三方 Jar 包里的类。我仗着自己“艺高人胆大”，直接把 Jar 包解压，找到对应的 .class 文件改了一通，然后打成新的 Jar 包替换上去。结果呢？部署到服务器上，项目启动失败，各种 ClassNotFoundException 或者 NoSuchMethodError，直接把我整懵了！😭

当时的我百思不得其解：我明明把文件放进去了，怎么就找不到呢？后来才知道，JVM 加载类可不是你把文件扔进去就行的，它有一整套严谨的“身份证查验”和“背景调查”流程。而这个流程的核心，就是今天我们要聊的——类加载机制和双亲委派模型！

学好这个，不仅能让你在面试中脱颖而出，更能让你在排查各种奇葩的类冲突、版本不兼容问题时，如同拥有“透视眼”一般，一眼看穿本质！✨

1. 什么是“类加载”？（请客入座的流程）

咱们写的 Java 代码，最终会被编译成 .class 文件。这些 .class 文件，JVM 并不能直接拿来用。它得先把这些文件加载到内存里，并且解析、初始化，然后才能变成可用的 Java 对象。这个从 .class 文件到内存中的 Class 对象的过程，就叫类加载。

类加载的过程，大致可以分为 7 个阶段：
  1. 加载（Loading）：
    * 找到 .class 文件。
    * 将 .class 文件读取成二进制字节流。
    * 将这个字节流的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构。
    * 在内存中生成一个代表这个类的 java.lang.Class 对象。
  2. 验证（Verification）：确保 .class 文件格式正确、语义合法、符合 JVM 规范，别有啥恶意代码或者不安全的指令。这是 JVM 的“安检”！
  3. 准备（Preparation）：为类的静态变量分配内存，并初始化为零值（比如 int 是 0，boolean 是 false，引用类型是 null）。注意，这时候还没执行任何 Java 代码哦！
  4. 解析（Resolution）：将常量池里的符号引用（比如 java.lang.Object 的字符串）替换为直接引用（直接指向内存中的地址）。
  5. 初始化（Initialization）：
    * 这才是真正执行类构造器 <clinit>() 方法的时候！
    * 在这个阶段，会执行静态代码块、静态变量的赋值操作。
    * 初始化只发生一次，且是线程安全的。

后面还有使用（Using）和卸载（Unloading），但最核心的是前面这五步。

2. 类加载器（ClassLoader）：请客的“管家” 🤵

谁来负责执行上面“加载”这第一步呢？就是类加载器（ClassLoader）。
  JVM 默认有 3 种类加载器，它们就像不同级别的管家，负责从不同地方“请”类进来：

1. 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：

   • 老大！ 用 C++ 实现，所以它不是 java.lang.ClassLoader 的子类。
   • 负责加载 <JAVA_HOME>/lib 目录下的核心类库（rt.jar 等），以及 -Xbootclasspath 参数指定路径的类。
   • 你可以把它理解成“系统管理员”，负责加载 JVM 运行的基石，连 Java 自己都管不了它。

2. 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：

   • ExtClassLoader。负责加载 <JAVA_HOME>/lib/ext 目录下的所有 Jar 包，以及 java.ext.dirs 系统变量指定的路径中的类库。
   • 它有点像“高级助手”，负责加载一些标准扩展类。

3. 应用程序类加载器（Application ClassLoader）：

   • AppClassLoader，也叫系统类加载器（System ClassLoader）。
   • 负责加载用户类路径（classpath）上指定的类库。
   • 我们自己写的代码，就是它来加载的！
   • 它是所有用户自定义类加载器的默认父加载器。

这三个类加载器之间，可不是平级关系，它们之间有一个非常重要的“父子”层级结构，这个结构就是双亲委派模型的核心！

3. 双亲委派模型（Parent-Delegation Model）：严格的“家规” 👨‍👩‍👦‍👦

好了，高潮来了！这就是面试官最爱问的，也是最能体现你对 JVM 理解深度的地方。

什么是双亲委派模型？
  当一个类加载器收到类加载请求时，它并不会马上去尝试加载这个类，而是首先把这个请求委派给它的父类加载器去完成。只有当父类加载器无法完成加载（在它的搜索路径下找不到该类）时，子类加载器才会尝试自己去加载。

整个流程：
  AppClassLoader 收到加载请求 -> 委派给 ExtClassLoader -> ExtClassLoader 再委派给 Bootstrap ClassLoader。
  如果 Bootstrap ClassLoader 找不到，就返回给 ExtClassLoader 自己找。
  如果 ExtClassLoader 也找不到，就返回给 AppClassLoader 自己找。
  如果 AppClassLoader 也找不到，那才抛出 ClassNotFoundException！

生动比喻：
  你（AppClassLoader）想要找一本书（某个类）。
  你先问你爸（ExtClassLoader）：“爸，这本书你有吗？”
  你爸不直接回答，他先问他爸（Bootstrap ClassLoader）：“爸，您有这本书吗？”
  你爷爷说：“我没有（核心库里没这书）。”
  你爸这才自己去他书架上找（扩展库里找），找到了就给你。
  如果他也找不到，他才会跟你说：“儿子，你再去你自己的书架上找找吧。”
  你才自己去你的书架上找。如果连你也找不到，那你就真的没这本书了。

🌟 为什么要这么设计？（好处多多）

1. 避免重复加载：爹妈都加载过的类，儿子就没必要再加载了。保证一个类在 JVM 中只有一份 Class 对象。

2. 保证核心 API 的安全：这是最重要的！

   • 如果允许用户自己写一个 java.lang.String 类并加载，那后果不堪设想！
   • 有了双亲委派，你想加载 java.lang.String？ AppClassLoader 会委派给 ExtClassLoader，再委派给 Bootstrap ClassLoader。Bootstrap ClassLoader 发现自己已经加载过 JDK 里的 String 类了，就直接返回这个核心类。你的“山寨” String 根本没机会被加载！这就是 JVM 的“沙箱安全机制”！🔒

4. 打破双亲委派模型：偶尔也得“逆子”一把 😈

虽然双亲委派模型好处多多，但有时候它也会成为我们的“桎梏”。
  比如，JDBC 驱动加载、Tomcat/Spring 等框架，都需要打破双亲委派。

为啥要打破？
  以 JDBC 为例：

• JDBC 核心接口（java.sql.Driver 等）是由 Bootstrap ClassLoader 加载的（因为是 JDK 核心库）。
• 但是，具体的 JDBC 驱动实现（比如 mysql-connector-java.jar）是我们引入的第三方 Jar 包，它是由 AppClassLoader 加载的。
• 问题来了：Bootstrap ClassLoader 无法“看到” AppClassLoader 加载的类！ 爹看不到儿子的东西啊！
• 所以，如果按照双亲委派，Bootstrap ClassLoader 在加载 Driver 接口时，需要实例化具体的驱动，但它找不到具体的实现类。

怎么办？
  Java 设计者引入了线程上下文类加载器（Thread Context ClassLoader, TCCL）。
  TCCL 允许父类加载器“请求”子类加载器去完成类加载的动作。
  这就像儿子问爹要钱（正常委派），结果爹没钱反过来让儿子给钱（打破委派）！ 😂

具体到 JDBC，就是 Bootstrap ClassLoader 发现需要加载驱动实现时，它会获取当前线程的 TCCL (通常是 AppClassLoader)，然后让 TCCL 去加载驱动类。

👨‍💻 代码实战：看类加载器本尊！

public class ClassLoaderHierarchy {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 获取应用程序类加载器
        ClassLoader appClassLoader = ClassLoaderHierarchy.class.getClassLoader();
        System.out.println("AppClassLoader: " + appClassLoader);
        
        // 2. 获取扩展类加载器 (AppClassLoader 的父类加载器)
        ClassLoader extClassLoader = appClassLoader.getParent();
        System.out.println("ExtClassLoader: " + extClassLoader);
        
        // 3. 启动类加载器 (ExtClassLoader 的父类加载器)
        // 注意：它不是java对象，所以会返回null
        ClassLoader bootstrapClassLoader = extClassLoader.getParent();
        System.out.println("BootstrapClassLoader: " + bootstrapClassLoader); // 输出 null，因为是 C++ 实现

        System.out.println("----------------------------------------");

        // 看看咱们自己写的类是谁加载的？
        System.out.println("当前类加载器: " + ClassLoaderHierarchy.class.getClassLoader());
        // 看看 Object (核心类) 是谁加载的？
        System.out.println("java.lang.Object 的类加载器: " + Object.class.getClassLoader()); // 输出 null，说明是 Bootstrap 加载的
        // 看看一个扩展包里的类是谁加载的？(比如 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader)
        // 你可以尝试加载一些JDK自带的扩展类，例如 com.sun.tools.attach.AttachProvider
        try {
            Class<?> extClass = Class.forName("sun.nio.cs.StreamEncoder"); // 这个类通常在 rt.jar 但实际是由 ExtClassLoader 加载
            System.out.println("sun.nio.cs.StreamEncoder 的类加载器: " + extClass.getClassLoader());
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            System.err.println("找不到类 sun.nio.cs.StreamEncoder");
        }
        
        // 演示 TCCL
        System.out.println("----------------------------------------");
        System.out.println("当前线程的上下文类加载器 (TCCL): " + Thread.currentThread().getContextClassLoader());
    }
}

5. 结语：深入 JVM，做更酷的全栈！🚀

JVM 的类加载机制和双亲委派模型，是不是比你想象的要复杂和有趣得多？
  它不仅仅是一个技术细节，更体现了 Java 平台在安全、稳定、高效方面深思熟虑的设计哲学。

理解了这些，下次当你遇到：

• 线上 Jar 包冲突导致的 NoSuchMethodError。
• Tomcat 部署多个 Web 应用时，每个应用都有独立的类加载器体系。
• 或者想实现插件化热插拔功能，需要自定义类加载器时。

你就能从容不迫，一眼看穿问题的本质，而不是只会抓耳挠腮、盲目尝试了！这就是从“被动解决问题”到“主动掌控问题”的巨大飞跃！

全栈开发嘛，不仅要能把功能实现，更要能把系统“玩”得转！ 咱们继续加油，把这些底层的东西都吃透，你就是下一个技术大佬！💪 感觉这波知识点吸收得还不错吧？给我个小鼓励呗！💖

… …

文末

好啦，以上就是我这期的全部内容，如果有任何疑问，欢迎下方留言哦，咱们下期见。

… …

学习不分先后，知识不分多少；事无巨细，当以虚心求教；三人行，必有我师焉！！！

wished for you successed ！！！

⭐️若喜欢我，就请关注我叭。

⭐️若对您有用，就请点赞叭。
⭐️若有疑问，就请评论留言告诉我叭。

版权声明：本文由作者原创，转载请注明出处，谢谢支持！