S05-J05 · 类加载与字节码执行

适用读者：被"双亲委派""打破双亲委派"绕晕的人。
前置：S04-J03（类文件结构）。
实测环境：OpenJDK 21.0.12.1（类加载器链实测，2026-11-05）。
覆盖旧文：A-1129(515) A-2588(404) A-2583(986) A-2586(587) A-2589(380) + 1009(86) 1015(75) 1031(80) 987(71) 986(65) 1620(126) 1643(301) 1618(189) 1029(83) = 3,948 点。
覆盖扩展：E-S05-013（双亲委派与破坏）、E-S05-014（执行引擎）。
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1. 一句话结论

类加载分五步（加载→验证→准备→解析→初始化）；双亲委派的意义是"保证核心类不被自定义类覆盖"；它被"破坏"的三种方式都是为了插件化/隔离。

2. 实测：类加载器链

ClassLoader cl = Cl.class.getClassLoader();
while (cl != null) { print(cl); cl = cl.getParent(); }

实测输出：

jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@639fee48
jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader@2a139a55
String 类加载器: null（null = Bootstrap）

加载器	负责
Bootstrap（null）	`java.*` 核心类（C++ 实现，Java 里显示 null）
Platform（原 Extension）	JDK 平台模块
App（原 System）	classpath 上的应用类
自定义	插件、热部署

String.class.getClassLoader() == null 就是"核心类由 Bootstrap 加载"的直接证据。

3. 双亲委派与它的三个"破坏"（E-S05-013）

流程：收到加载请求 → 先问父加载器 → 父加载不了才自己加载。

破坏方式	场景
重写 `loadClass`	热部署（如某些框架每次重新加载）
线程上下文类加载器（TCCL）	SPI/JDBC：接口在 Bootstrap，实现在应用 classpath
OSGi/模块化	网状委派而非树状

TCCL 的意义：ServiceLoader 用 Thread.currentThread().getContextClassLoader()——因为"接口由父加载器加载、实现由子加载器加载"，父看不到子，只能靠线程上下文反向查找（与 S04-J05 的 SPI 呼应）。

4. 五个阶段与"初始化时机"

阶段	做什么
加载	读字节码 → 生成 `Class` 对象
验证	格式/语义/字节码校验
准备	静态变量分配内存并赋零值（不是初始值！）
解析	符号引用 → 直接引用
初始化	执行 `<clinit>`（静态块 + 静态变量赋值）

"准备赋零值"解释了 S04-B04 的初始化顺序：静态变量先 0，再在 <clinit> 里赋真值。

触发初始化的六个时机（记忆点）：new、访问静态字段/方法、反射、子类初始化、主类、MethodHandle。

5. 执行引擎（E-S05-014）

方式	说明
解释执行	逐条翻译字节码
JIT 编译（C1/C2）	热点代码编译成机器码
分层编译	先 C1 快速编译，再 C2 深度优化
去优化（Deopt）	假设被打破 → 退回解释执行

这就是"Java 启动慢但跑久了快"的原因：预热期在收集profile，稳定后 C2 编译的代码性能接近 C++。

6. 五个误区

误区	真相
"双亲委派是强制的"	可被重写（三种破坏方式）
"准备阶段就赋初始值"	赋零值，初始值在 `<clinit>`
"Bootstrap 加载器能拿到"	Java 里是 `null`
"类加载一次就永远不变"	可卸载（需类加载器可回收）
"JIT 编译后不会回退"	可去优化

7. 自检

五个阶段分别做什么？"准备"赋什么值？
双亲委派解决什么问题？
三种"破坏"分别为了什么场景？
TCCL 为什么必须存在（结合 SPI）？
为什么 Java "启动慢、跑久了快"？

8. 下一篇

S05-A01 · GC 收集器选型与调优

类加载讲完，进架构师层：CMS/G1/ZGC 怎么选，以及 GC 日志里哪个信号最该警惕。

本篇属于系列《S05 · Java 并发与 JVM》。旧文来源：A-1129/2588/2583/2586/2589/1009/1015/1031/987/986/1620/1643/1618/1029；扩展点 E-S05-013/014。类加载器链为 OpenJDK 21 实测。