Java Class类如何加载类文件

在Java中，类加载器（ClassLoader）负责将字节码文件（.class文件）加载到Java虚拟机（JVM）中，并将其转换为可以被JVM执行的Class对象。以下是Java类加载器的基本工作原理和步骤：

1. 加载：类加载器首先会在类路径（Classpath）中查找类的字节码文件。类路径可以包含目录、JAR文件或WAR文件。当类加载器找到字节码文件后，它会读取文件内容并将其存储在内存中。

2. 验证：加载器会对字节码文件进行验证，确保其符合Java虚拟机规范。这包括检查字节码文件的格式、元数据、符号引用等是否正确。

3. 准备：类加载器为类的静态变量分配内存，并设置默认初始值。例如，数值类型的静态变量会被初始化为0或null，布尔类型的静态变量会被初始化为false。

4. 解析：类加载器将符号引用转换为直接引用。符号引用是以一组符号来描述目标，可以是类名、方法名、字段名等。直接引用是直接指向目标的指针、相对偏移量或能间接定位到目标的句柄。

5. 初始化：类加载器执行类的初始化代码，包括静态变量的赋值操作和静态代码块。这些代码只会被执行一次。

Java类加载器采用双亲委派模型（Parent Delegation Model）。当一个类需要被加载时，类加载器首先会委托给其父类加载器去加载，依次递归，请求最终到达顶层的启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）。如果父类加载器无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类），那么子类加载器才会尝试自己去加载。

自定义类加载器通常需要重写loadClass方法，以实现自己的类加载逻辑。但是，为了保持双亲委派模型的正确性，通常建议重写findClass方法，而不是loadClass方法。这样，当自定义类加载器无法找到类时，仍然可以委托给父类加载器。

以下是一个简单的自定义类加载器的示例：

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class MyClassLoader extends ClassLoader {

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] classData = loadClassData(name);
        if (classData == null) {
            throw new ClassNotFoundException(name);
        } else {
            return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
        }
    }

    private byte[] loadClassData(String className) {
        String fileName = className.replace('.', '/') + ".class";
        InputStream inputStream = getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(fileName);
        if (inputStream == null) {
            return null;
        }
        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
        int bufferSize = 4096;
        byte[] buffer = new byte[bufferSize];
        int bytesRead;
        try {
            while ((bytesRead = inputStream.read(buffer, 0, bufferSize)) != -1) {
                byteArrayOutputStream.write(buffer, 0, bytesRead);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return byteArrayOutputStream.toByteArray();
    }
}

在这个示例中，MyClassLoader继承了ClassLoader类，并重写了findClass方法。loadClassData方法用于从类路径中加载类的字节码文件。