java类加载器详解，通过java文件详细说明java的类加载器

/** * 类加载过程(Class Loading Process) * * 类加载过程是JVM将类的字节码文件加载到内存并形成可以被Java程序使用的类型的过程。 * 整个类加载过程分为加载、连接(验证、准备、解析)和初始化三个主要阶段。 * * 图形说明： * +-------------------+ * | 类加载过程 | * +-------------------+ * | * v * +-------------------+ * | 1. 加载(Loading) | * +-------------------+ * | * v * +-------------------+ * | 2. 连接(Linking) | * | 2.1 验证 | * | 2.2 准备 | * | 2.3 解析 | * +-------------------+ * | * v * +-------------------+ * | 3. 初始化 | * | (Initialization) | * +-------------------+ * | * v * +-------------------+ * | 4. 使用(Using) | * +-------------------+ * | * v * +-------------------+ * | 5. 卸载(Unloading)| * +-------------------+ */ import java.io.IOException; import java.lang.instrument.ClassFileTransformer; import java.lang.instrument.IllegalClassFormatException; import java.lang.instrument.Instrumentation; import java.lang.reflect.Field; import java.security.ProtectionDomain; public class ClassLoadingProcess { // 静态变量，在准备阶段会被赋予默认值0 private static int staticVar = 100; // 常量，在编译时就确定值 private static final String CONSTANT = "Constant Value"; // 静态代码块，在类初始化阶段执行 static { System.out.println("静态代码块执行，staticVar = " + staticVar); staticVar = 200; System.out.println("静态代码块执行完毕，staticVar = " + staticVar); } public static void main(String[] args) { // 演示类加载过程 demonstrateClassLoading(); // 演示类加载的触发时机 demonstrateClassLoadingTriggers(); // 演示类加载的各个阶段 demonstrateClassLoadingStages(); // 演示类加载的特殊情况 demonstrateSpecialCases(); } /** * 演示类加载过程 */ private static void demonstrateClassLoading() { System.out.println("=== 演示类加载过程 ==="); System.out.println("当前类已经被加载，静态变量值: " + staticVar); // 主动加载一个类 System.out.println("\n主动加载DemoClass类:"); try { // 使用Class.forName()加载类，会触发类的初始化 Class<?> clazz = Class.forName("DemoClass"); System.out.println("成功加载类: " + clazz.getName()); // 创建实例 Object instance = clazz.newInstance(); System.out.println("成功创建实例: " + instance); } catch (ClassNotFoundException e) { System.out.println("类未找到(预期的): " + e.getMessage()); System.out.println("这是因为DemoClass类可能不存在"); } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) { System.out.println("实例化失败: " + e.getMessage()); } // 被动加载一个类 System.out.println("\n被动加载SubClass类:"); System.out.println("SuperClass.staticValue = " + SuperClass.staticValue); System.out.println("注意：此时SubClass类可能尚未被初始化，因为我们只访问了SuperClass的静态字段"); } /** * 演示类加载的触发时机 */ private static void demonstrateClassLoadingTriggers() { System.out.println("\n=== 演示类加载的触发时机 ==="); System.out.println("类加载的主动引用(会触发类的初始化):"); System.out.println("1. 使用new关键字创建类的实例"); System.out.println("2. 访问类的静态变量(除了final常量)"); System.out.println("3. 调用类的静态方法"); System.out.println("4. 使用反射API(如Class.forName())"); System.out.println("5. 初始化一个类的子类"); System.out.println("6. 启动类(Java程序入口)"); System.out.println("\n类加载的被动引用(不会触发类的初始化):"); System.out.println("1. 访问类的静态常量(final修饰且在编译期确定值的常量)"); System.out.println("2. 通过数组定义引用类，不会触发类的初始化"); System.out.println("3. 引用类的静态字段，只会触发声明字段的类的初始化"); // 演示通过数组定义引用类 System.out.println("\n演示通过数组定义引用类:"); ArrayClass[] arrays = new ArrayClass[10]; // 不会触发ArrayClass的初始化 System.out.println("创建ArrayClass数组不会触发ArrayClass类的初始化"); // 演示访问静态常量 System.out.println("\n演示访问静态常量:"); System.out.println("ConstantClass.CONSTANT = " + ConstantClass.CONSTANT); System.out.println("访问编译期常量不会触发ConstantClass类的初始化"); // 演示子类触发父类初始化 System.out.println("\n演示子类触发父类初始化:"); System.out.println("初始化SubClass类会先初始化SuperClass类:"); SubClass.staticMethod(); // 会先初始化SuperClass，再初始化SubClass } /** * 演示类加载的各个阶段 */ private static void demonstrateClassLoadingStages() { System.out.println("\n=== 演示类加载的各个阶段 ==="); System.out.println("1. 加载(Loading)阶段:"); System.out.println(" - 通过类的全限定名获取类的二进制字节流"); System.out.println("\n 静态存储结构(编译后的.class文件):"); System.out.println(" +--------------------------------+"); System.out.println(" | 魔数(0xCAFEBABE) |"); System.out.println(" | 版本号(Major.Minor Version) |"); System.out.println(" | 常量池(Constant Pool) |"); System.out.println(" | 访问标志(Access Flags) |"); System.out.println(" | 类索引(This Class) |"); System.out.println(" | 父类索引(Super Class) |"); System.out.println(" | 接口表(Interfaces) |"); System.out.println(" | 字段表(Fields) |"); System.out.println(" | 方法表(Methods) |"); System.out.println(" | 属性表(Attributes) |"); System.out.println(" +--------------------------------+"); System.out.println("\n 代码示例(静态结构):"); System.out.println(" public class Example {"); System.out.println(" private int field; // 字段表"); System.out.println(" public void method() {} // 方法表"); System.out.println(" static final int CONST = 1; // 常量池"); System.out.println(" }"); System.out.println("\n 运行时数据结构(方法区):"); System.out.println(" +--------------------------------+"); System.out.println(" | 类型信息: |"); System.out.println(" | - 类名、访问修饰符 |"); System.out.println(" | - 父类、接口信息 |"); System.out.println(" | 运行时常量池: |"); System.out.println(" | - 字面量 |"); System.out.println(" | - 符号引用 -> 直接引用 |");