20260812 课堂笔记 — 类的加载机制（java文件编译 → 字节码class文件 → 类加载器 → 内存 → JVM解释 → 二进制机器码 → 执行 + 类加载器作用：将 .class 文件加载到内存（也可能是 jar 包：把 Java/class 文件封装成的可执行程序包）+ 类加载的 6 种时机（创建实例对象 / 调用 static 方法 / 访问或赋值 static 变量 / 反射创建 Class 对象 / 初始化子类 / Java.exe 运行主类，懒加载：使用时才加载不使用不加载）+ 类的加载过程（3 大步 5 小步：加载【全限定名获取字节流 → 转运行时数据结构 → 生成 Class 对象】→ 链接【验证：符合虚拟机规范无安全隐患 / 准备：为 static 类变量分配内存设默认值 / 解析：符号引用替换直接引用】→ 初始化【按主观计划初始化变量与资源】）+ Demo01 执行顺序演示（静态代码块 a=10000 → 代码块 a=100 → 构造方法 a=10：static 初始化属于类加载阶段、代码块与构造方法属于实例化阶段）+ 类加载器（三种类加载器：BootstrapClassLoader 虚拟机内置一般表示为 null 无父加载器 / PlatformClassLoader 平台类加载器负责 JDK 特殊模块 / SystemClassLoader 系统类加载器负责用户类路径类库 + 双亲委派层级 SystemClassLoader 继承 PlatformClassLoader 继承 BootstrapClassLoader）+ Demo02 类加载器演示（ClassLoader.getSystemClassLoader() / getParent() 获取父加载器 / bootstrap 表示为 null、getParent() 抛空指针异常）+ 双亲委派模型（Demo03：收到加载请求不自己先加载、先委派给父类加载器、递归至最顶层、顶层无法完成才由子类加载器自己加载 + 为什么需要双亲委派三个原因：避免类被重复加载（同一个类全 JVM 只有一个 Class 对象）/ 保证核心类库安全（java.lang.String 只能由启动类加载器加载、用户自定义同名类永不加载）/ 保证类的唯一性（避免多份不同 String 类型混乱）+ 用类加载器加载资源配置文件（getResourceAsStream("prop.properties") 加载资源文件 + Properties（父类 Hashtable、Map 接口实现、底层数组）load 解析 + getProperty 读取数据库配置 db.driver/db.url/db.username/db.password））

日期：2026-08-12
项目：c260812
包路径：course
作者：WanJL

类的加载机制概述：从 .java 到执行的完整流程
类加载器的作用：把 .class 文件加载到内存
类加载的时机：什么时候会加载类
类的加载过程：加载 → 链接（验证/准备/解析）→ 初始化
Demo01 执行顺序演示：静态代码块 → 代码块 → 构造方法
类加载器：三种类加载器与双亲委派（Demo02）
双亲委派模型：为什么需要双亲委派（Demo03）
用类加载器加载资源配置文件：getResourceAsStream + Properties（Demo03 + prop.properties）
知识点全景总结
随堂练习要点
拓展阅读

1. 类的加载机制概述：从 .java 到执行的完整流程

概念 —— Java 程序是如何被执行的

我们写的 .java 源文件并不能直接运行，需要经过 编译 → 类加载 → JVM 解释 → 执行 四个阶段。Java 的"一次编写、到处运行"正依赖于这套机制：.java 编译成与平台无关的 .class 字节码，再由不同平台上的 JVM 解释执行。

// 来源：course/Demo01.java（类注释）
/*
    java文件  -- 编译--> 字节码文件.class文件--解释-->二进制机器码--执行-->

    类加载器
    类加载器的作用就是将就是把.class文件加载到内存中

        java文件  -- 编译--> class文件 --类加载器--> 内存 --> JVM(java虚拟机)--解释--> 二进制机器码--->执行
*/

┌─────────┐   编译   ┌────────────┐   类加载器   ┌────────┐   JVM 解释  ┌────────────────┐
│ .java 源文件 │ ─────► │ .class 字节码 │ ──────────► │  内存   │ ──────────► │  二进制机器码执行  │
└─────────┘         └────────────┘             └────────┘            └────────────────┘

阶段	说明
编译	`javac` 把 `.java` 源文件编译成 `.class` 字节码文件（与平台无关）
类加载	类加载器把 `.class` 文件加载到 JVM 内存中（本课核心）
解释执行	JVM（java 虚拟机）将字节码解释为二进制机器码交给 CPU 执行

要点：

.class 字节码是平台无关的——所以同一份字节码可以在 Windows / Linux / Mac 上运行，这就是 Java 跨平台的原理

类加载器是"搬运工"——它的任务就是把磁盘上的 .class 文件搬到 JVM 内存中

2. 类加载器的作用：把 .class 文件加载到内存

概念 —— 谁是"搬运工"

类加载器（ClassLoader） 的作用非常单一而重要：把 .class 文件加载到内存中。没有类加载器，字节码永远只是磁盘上的一堆文件，JVM 无法使用它们。

// 来源：course/Demo01.java（类注释）
/*
    类加载器
    类加载器的作用就是将就是把.class文件加载到内存中

    加载 的时候，加载的不一定是.class文件，也可能是某个jar包，jar包就是把Java文件/class文件封装成可以执行的程序包，让别人使用
*/

加载的不只是 .class 文件，还可能是 jar 包

类加载的输入并不局限于单个 .class 文件——加载的也可能是某个 jar 包。jar 包就是把多个 Java/class 文件封装成的可执行的程序包，方便打包分发、被别人引用使用（第三方框架如 MySQL 驱动、Spring 等都是 jar 包形式）。

要点：

类加载器处理的输入是 .class 字节码文件（或 jar 包），输出是 内存中的 Class 对象

jar 包 = 把 Java/class 文件封装成可执行的程序包，让别人使用（项目的依赖、第三方库都是 jar 包）

这个过程发生在"编译之后、解释执行之前"

3. 类加载的时机：什么时候会加载类

概念 —— 懒加载：用到了才加载

Java 的类加载遵循 "使用时才加载，不使用就不加载" 的懒加载原则。只有当你真正用到某个类时，JVM 才会把它加载进内存。类加载的时机（触发点）一共有 6 种：

// 来源：course/Demo01.java（类注释）
/*
    类加载的时机（什么时候会加载类）：
        1、创建类的实例对象的时候
        2、调用类的static方法的时候
        3、访问类或接口的static变量或者为该变量赋值的时候。
        4、使用反射的方式强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class类型的对象的时候。
        5、初始化某个类的字类对象的时候
        6、直接使用Java.exe命令运行某个主类的时候。

        使用这个类的时候才会加载这个类，不使用的时候就不加载。
*/

触发场景	示例代码
① 创建类的实例对象	`new Demo01()`
② 调用类的 static 方法	`Math.abs(-1)`、`Arrays.sort(arr)`
③ 访问 / 赋值 static 变量	`System.out`、`Student.schoolName = "爱扣钉"`
④ 反射创建 Class 对象	`Class.forName("course.Demo01")`
⑤ 初始化某个类的子类	`new SubStudent()` 时先加载父类 `Student`
⑥ Java.exe 运行主类	`java course.Demo01`（含 main 方法的类）

要点：

懒加载原则：使用这个类的时候才会加载，不使用就不加载——节省内存、提升启动速度

只要触发以上任意一种场景，JVM 就会启动类加载流程

注意第 ⑤ 条：初始化子类会先触发父类的加载（先有父后有子，加载顺序从父到子）

4. 类的加载过程：加载 → 链接（验证/准备/解析）→ 初始化

概念 —— 3 大步 5 小步

类的加载过程大体分为 3 步（也可细分为 5 步）：

① 加载（Loading）
② 链接（Linking） —— 由 3 个小子步组成：
- 验证（Verify）
- 准备（Prepare）
- 解析（Resolve）

③ 初始化（Initialization）

// 来源：course/Demo01.java（类注释）
/*
类的加载过程大体分为3步，也有分为5步：
    1、加载
    2、链接
        |- 验证
        |- 准备
        |- 解析
    3、初始化

    1、加载
    通过包名+类名（全限定名）获取这个类，准备用流进行传输
    把这个类加载到内存中
    加载完毕后创建一个Class对象

    2、链接
        2.1 验证
            确保Class文件字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害到虚拟机自身的安全。
            说白了就是看文件的信息是否有安全隐患，是否符合虚拟机的规范
        2.2 准备
            负责为类的类变量（static修饰的变量）分配内存，并且设置默认初始化值（初始化静态变量）
        2.3 解析
            将类的二进制数据流中的[符号引用]替换为[直接引用]，如果本类中使用了其他的类型，那么在这一步就会开始找了，即需要找到使用的那个类。
            没有就报错。
    3、初始化
        根据我们通过程序指定的主观计划去初始化变量和其他资源（给静态变量赋值以及初始化其他资源）
*/

三步五小步结构图

类的加载过程
├── 1. 加载（Loading）
│      通过【全限定名】(包名.类名，如 java.lang.Object) 获取二进制字节流
│      → 将字节流代表的静态存储结构转化为运行时数据结构
│      → 在内存中生成代表这个类的 java.lang.Class 对象
├── 2. 链接（Linking）
│      ├── 2.1 验证（Verify）：检查字节流信息是否符合虚拟机规范、有无安全隐患
│      ├── 2.2 准备（Prepare）：为 static 类变量分配内存并设置默认初始化值（如 int→0）
│      └── 2.3 解析（Resolve）：把符号引用替换为直接引用；本类用到其他类型时在此查找，找不到就报错
└── 3. 初始化（Initialization）
        根据程序指定的主观计划初始化变量和其他资源（给静态变量赋值等）

每步细节说明

步骤	干什么	关键点
① 加载	通过全限定名（包名.类名）找到 `.class` 文件，用流读取字节流 → 转为运行时数据结构 → 在堆中生成 `java.lang.Class` 对象	任何类被使用时，系统都会为它建立一个 Class 对象
②-1 验证	检查字节流是否符合 JVM 规范、不会危害虚拟机自身安全	防止加载恶意/损坏的字节码
②-2 准备	为 static 类变量分配内存并设置默认值（如 int→0、引用→null）	注意：此时还没执行我们写的赋值语句，只是默认初始化
②-3 解析	将字节流中的符号引用替换为直接引用；如果本类使用了其他类型，在这一步开始查找	找不到使用到的类就报错
③ 初始化	按程序指定的主观计划执行初始化（给静态变量赋值、执行静态代码块等）	真正执行 `static int a = 10`、`static {...}` 等代码

要点：

加载 = 把字节码文件变为内存中的 Class 对象（生成"类的模具"）

验证 = 安全检查（有没有安全隐患、是否符合规范）

准备 = 给 static 变量"占位"分配内存并设默认值（此时还不是我们写的值）

解析 = 把"符号引用"（类的名字）换成"直接引用"（内存里的实际地址），用到别的类就在这步去找

初始化 = 真正执行静态变量赋值语句和静态代码块（我们写的初始化代码在这里跑）

小结一句：加载"把文件搬进来"、验证"检查安全"、准备"先分个默认内存"、解析"找到引用的类"、初始化"跑我们写的初始化代码"

5. Demo01 执行顺序演示：静态代码块 → 代码块 → 构造方法

概念 —— 类加载阶段与实例化阶段的直观验证

Demo01 用静态变量 + 静态代码块 + 普通代码块 + 构造方法同时给 a 赋值并打印，可以直观看到类的加载（静态初始化）发生在实例化之前，以及类加载"初始化"阶段到底执行了什么：

// 来源：course/Demo01.java
public class Demo01 {
    private static int a;        // 类变量（static），在"准备"阶段分配内存并设默认值 0

    private String str;          // 实例变量
    private Object obj;

    public Demo01() {            // 构造方法：实例化阶段执行（第 3 个执行）
        a = 10;
        System.out.println(a);
        System.out.println("构造方法...");

        str = new String("hello");
        obj = new Object();
    }

    {                            // 普通代码块（构造代码块）：实例化阶段执行（第 2 个执行）
        a = 100;
        System.out.println(a);
        System.out.println("代码块....");
    }

    static {                     // 静态代码块：类加载"初始化"阶段执行（第 1 个执行）
        a = 10000;
        System.out.println(a);
        System.out.println("静态代码块");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Demo01 demo01;
        demo01 = new Demo01();   // 第一次使用 Demo01 → 触发类加载 → 再实例化
        System.out.println(demo01);
    }
}

预期输出与执行顺序

10000
静态代码块
100
代码块....
10
构造方法...
course.Demo01@15db9742   （对象地址，每次运行不同）

执行顺序	打印内容	所处阶段	说明
第 1 步	`10000` / `静态代码块`	类加载的"初始化"阶段	main 中 `new Demo01()` 第一次使用该类 → 触发类加载 → 初始化阶段执行静态代码块，a = 10000
第 2 步	`100` / `代码块....`	实例化（创建对象）	`new` 创建对象时，先执行普通代码块（构造代码块），a = 100
第 3 步	`10` / `构造方法...`	实例化（构造方法）	然后执行构造方法，a = 10；同时给 str、obj 赋值
第 4 步	`course.Demo01@...`	main 收尾	打印对象（默认 Object 的 toString）

要点：

静态代码块只执行一次，发生在类加载的"初始化"阶段——先于任何对象创建

普通代码块 + 构造方法属于实例化阶段——每 new 一次都会执行

三者执行顺序：静态代码块 → 普通代码块 → 构造方法（类加载先于实例化）

static 变量在"准备"阶段已分配内存并置默认值 0，初始化阶段再被赋成我们写的值（10000）——印证第 4 节"准备 vs 初始化"的区别

6. 类加载器：三种类加载器与双亲委派（Demo02）

概念 —— 三个"搬运工"和它们的分工

类加载时需要使用类加载器（ClassLoader）。JVM 内置了三种类加载器，分工明确、层级分明：

// 来源：course/Demo02.java（类注释）
/*
        类在加载的时候，是需要使用类加载器进行加载的，大概的分类有三种：
        BootstrapClassLoader：虚拟机内置的类加载器，一般表示为null，并且没有父null。
        PlatformClassLoader：平台类加载，负责加载JDK中一些特殊的模块
        SystemClassLoader：系统类加载器，负责加载用户类路径上所指定的类库。

        SystemClassLoader  继承 PlatformClassLoader 继承 BootstrapClassLoader
*/

类加载器	职责	父加载器
BootstrapClassLoader（启动类加载器）	虚拟机内置类加载器，加载最核心的 JDK 类（如 `java.lang.Object`）	无，一般表示为 `null`
PlatformClassLoader（平台类加载器）	加载 JDK 中一些特殊的模块	BootstrapClassLoader
SystemClassLoader（系统/应用类加载器）	加载用户类路径（classpath）上所指定的类库（我们的代码）	PlatformClassLoader

SystemClassLoader（系统类加载器，加载用户类路径的类）
      ↑ 父加载器
PlatformClassLoader（平台类加载器，加载 JDK 特殊模块）
      ↑ 父加载器
BootstrapClassLoader（启动类加载器，虚拟机内置，表示为 null，无父加载器）

要点：

三层结构：系统 → 平台 → 启动，上一层是下一层的"父加载器"（双亲委派模型）

我们的类由 SystemClassLoader 加载——用户在 classpath 上写的类都由它负责

BootstrapClassLoader 一般表示为 null（不是 Java 类，是 JVM 内置的），它没有父加载器

代码里写的是"继承"，本质是双亲委派：子加载器收到加载请求，先交给父加载器去加载

Demo02 代码演示：获取三种类加载器

// 来源：course/Demo02.java
public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //获取系统类加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        //获取系统类加载器的父类加载器 平台类加载器
        ClassLoader platformClassLoader = systemClassLoader.getParent();
        //获取平台类加载器的父类加载器 虚拟机类加载器
        ClassLoader bootstrapClassLoader = platformClassLoader.getParent();

        System.out.println("系统类加载器：" + systemClassLoader);
        System.out.println("平台类加载器：" + platformClassLoader);
        System.out.println("虚拟机类加载器：" + bootstrapClassLoader);
        //虚拟机类加载器 没有父类加载器，而且不为null，直接就是空指针异常
        System.out.println("虚拟机类加载器还有没有父类加载器？" + bootstrapClassLoader.getParent());
    }
}

预期输出与运行要点

系统类加载器：jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@...
平台类加载器：jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader@...
虚拟机类加载器：null
虚拟机类加载器还有没有父类加载器？   ← 到这里抛 NullPointerException（空指针异常）

代码	输出/结果	说明
`ClassLoader.getSystemClassLoader()`	`AppClassLoader@...`	拿到系统类加载器（JDK 中类名为 AppClassLoader）
`systemClassLoader.getParent()`	`PlatformClassLoader@...`	拿到平台类加载器——系统类加载器的父加载器
`platformClassLoader.getParent()`	`null`	拿到启动类加载器——但它在 Java 中用 `null` 表示
`bootstrapClassLoader.getParent()`	抛空指针异常	因为 bootstrapClassLoader 是 `null`，再调 `getParent()` 就空指针了

要点：

获取方式：ClassLoader.getSystemClassLoader() 拿到系统类加载器，再逐级 getParent() 向上取父加载器

BootstrapClassLoader 表示为 null：所以打印"虚拟机类加载器"输出是 null

null 上没有方法：bootstrapClassLoader.getParent() 对一个 null 调用方法 → 空指针异常（运行到这一行程序报错）

JDK 中类名：系统类加载器的类名是 jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader，平台类加载器是 ...$PlatformClassLoader

7. 双亲委派模型：为什么需要双亲委派（Demo03）

概念 —— 收到加载请求先"向上委派"，顶层不行才"自己加载"

双亲委派模型是三种类加载器之间协同工作的核心机制：一个类加载器收到类加载请求时，并不会自己先去加载，而是把请求委派给父类加载器执行；如果父类加载器还有父加载器，就继续向上委派，依次递归，直到最顶层的类加载器。若顶层类加载器能完成加载任务，就成功返回；若顶层无法完成（找不到该类），子类加载器才会尝试自己去加载。

// 来源：course/Demo03.java（类注释）
/*
    如果一个类加载器收到了类加载的请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委派给父类加载器去执行，如果父类加载器还存在父类加载器就会进一步委派，
    依次递归，请求最终会委派到最顶层的类加载器，如果顶层的类加载器能过完成鸡杂任务，就成功返回。如果无法完成，子类加载器才会尝试自己去加载，这种模式就是双亲委派模型。

    getSystemClassLoader() 获取系统类加载器
    getResourceAsStream() 加载某一个资源文件
*/

双亲委派执行流程

加载请求（如加载 course.Demo01）
      ↓
SystemClassLoader（系统类加载器）—— 不自己先加载，先委派给父加载器
      ↓
PlatformClassLoader（平台类加载器）—— 继续委派给父加载器
      ↓
BootstrapClassLoader（启动类加载器，最顶层）—— 尝试加载
      │
      ├── 能加载（如 java.lang.String 核心类）→ 加载成功，直接返回
      └── 不能加载（如用户写的 course.Demo01）→ 向下回退
              ↓
      PlatformClassLoader 尝试加载 → 不能加载 → 继续向下回退
              ↓
      SystemClassLoader 尝试加载 → 能加载（用户 classpath 上的类）→ 加载成功

要点：

委派方向是"向上"：子加载器收到请求先交父加载器，父再交祖父……一路到最顶层的 BootstrapClassLoader

回退方向是"向下"：顶层加载不了，才逐级往下回退，由子加载器尝试自己加载

核心类由顶层加载：java.lang.String 等核心类只能由最顶层的 BootstrapClassLoader 加载

我们的类由底层加载：course.Demo01 等用户类最终由 SystemClassLoader（系统类加载器）加载

为什么需要双亲委派模型？—— 三个原因

// 来源：course/Demo03.java（类注释）
/*
    为什么需要双亲委派模型？
        避免类被重复加载：同一个类在整个JVM中只有一个Class对象（类的唯一性是由 类+类加载器 共同决定的），双亲委派机制可以保证任意一个类都只被加载一次。
        保证核心类库的安全：防止用户编写一个假的 核心类 混入到系统中，双亲委派机制会依次把请求交给最顶层的类加载器，
            比如 java.lang.String类只能由顶层的启动类加载器进行加载，用户自定义的同名类永远不会被加载。
        保证类的唯一性：
            即使我们自定义了类加载器，加载了 自定义的 java.lang.String类，但是由于双亲委派机制，实际上加载的还是最顶层的类加载器加载的核心类，
            避免了出现多份不同的String类型的导致的类型混乱。
*/

原因	说明	类比
① 避免类被重复加载	同一个类在整个 JVM 中只有一个 Class 对象（类的唯一性由类 + 类加载器共同决定）；双亲委派保证任意一个类只被加载一次	全公司只有"一份员工档案"，不允许每人各抄一份
② 保证核心类库的安全	防止用户编写一个假的"核心类"混入系统；双亲委派把请求依次交给最顶层加载器，`java.lang.String` 只能由启动类加载器加载，用户自定义的同名类永远不会被加载	核心系统只有最高层才能签发，防止伪造
③ 保证类的唯一性	即使自定义类加载器加载了自定义的 `java.lang.String`，由于双亲委派，实际加载的还是顶层加载器加载的核心类——避免出现多份不同的 String 类型导致类型混乱	全 JVM 只认"官方版"String，不会出现多个版本混淆

要点：

类的唯一性 = 类 + 类加载器共同决定——同一个类名由不同加载器加载会产生不同的 Class 对象，双亲委派从机制上避免了这种情况

核心类库安全是双亲委派最重要的价值：任何人无法通过自定义同名类替换/伪造 JDK 核心类（如 java.lang.String）

一个例子记牢：自己写一个 java.lang.String 类，双亲委派机制下它永远不会被加载，JVM 用的始终是启动类加载器加载的官方 String

8. 用类加载器加载资源配置文件：getResourceAsStream + Properties（Demo03 + prop.properties）

概念 —— 类加载器的实际应用：读取配置文件

类加载器除了加载字节码外，还有一个经典的实际应用——用类加载器加载资源配置文件。Demo03 演示了如何通过系统类加载器加载根目录下的 prop.properties 配置文件，再用 Properties 解析其中的数据库连接配置。

// 来源：course/Demo03.java
public class Demo03 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // --- 下面代码的过程 ，其实是编写代码加载资源配置文件的过程
        //获取系统类加载器
        ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();

        //利用类加载器加载一个指定文件
        //参数：文件的路径
        //返回值：字节流
        InputStream inputStream = classLoader.getResourceAsStream("prop.properties");

        //创建解析properties文件的对象 Properties-它的父类是Hashtable 是Map集合接口的另一个实现类 底层是数组
        Properties pro = new Properties();
        //加载输入流对象 -- 其实就是加载我们指定的文件
        pro.load(inputStream);

        //获取指定的配置信息
        String driver = pro.getProperty("db.driver");
        String url = pro.getProperty("db.url");
        String username = pro.getProperty("db.username");
        String password = pro.getProperty("db.password");

        //调用连接数据库的方法，执行连接数据库的操作....
        链接数据库的方法(driver, url, username, password);

        //输出
        System.out.println(pro);
        //关闭流
        inputStream.close();

        // xml  / json / yaml
    }

    public static void 链接数据库的方法(String driver, String url, String username, String password) {

    }
}

配置文件 prop.properties

# 来源：src/prop.properties
# 教学演示示例：以下配置均为占位符，不包含任何真实账号密码信息
db.driver=com.mysql.cj.jdbc.Driver
db.url=jdbc:mysql://localhost:3306/your_database
db.username=your_username
db.password=********

代码拆解：加载配置文件的全流程

代码	作用	说明
`ClassLoader.getSystemClassLoader()`	获取系统类加载器	第 6 节 Demo02 已学过的方法
`classLoader.getResourceAsStream("prop.properties")`	加载指定资源文件	参数是文件路径（相对于 classpath 根目录），返回字节流 InputStream
`new Properties()`	创建解析 properties 文件的对象	Properties 的父类是 Hashtable，是 Map 集合接口的另一个实现类，底层是数组
`pro.load(inputStream)`	加载输入流对象	把输入流（即我们指定的文件）解析进 Properties
`pro.getProperty("db.driver")` 等	获取指定的配置信息	按 key 读取 value，拿到数据库驱动 / 连接地址 / 用户名 / 密码
`链接数据库的方法(...)`	调用连接数据库的方法	把读到的 4 个配置传参，执行连接数据库的操作（方法体留空为示例）
`System.out.println(pro)`	输出 Properties 对象	直观看到加载到的全部配置
`inputStream.close()`	关闭流	资源释放（IO 流使用后必须关闭，回顾 08-06/08-07 IO 流知识）

加载配置文件的意义

配置文件 prop.properties（数据库连接信息：driver/url/username/password）
      ↓ 类加载器加载（getResourceAsStream 返回字节流）
      ↓ Properties.load 解析（Properties 底层是 Map/Hashtable，key=value）
      ↓ getProperty 按 key 取值
      数据库连接参数（driver、url、username、password）
      ↓
      调用连接数据库的方法（执行业务）

要点：

配置与代码分离：数据库连接信息写在 .properties 配置文件里，代码通过类加载器读取——改配置不用改代码、重新编译，这是企业开发的常规做法

getResourceAsStream 的路径：参数是类路径（classpath）根目录下的文件路径，所以 prop.properties 放在 src/ 根目录即可被加载

Properties：父类是 Hashtable，是 Map 接口的另一个实现类（底层是数组）——键值对形式存储，getProperty(key) 按 key 取 value

IO 流要关闭：getResourceAsStream 返回的 InputStream 用完要 close()（衔接 08-06/08-07 的 IO 流知识）

常见的配置文件格式：除了 .properties，还有 xml / json / yaml——不同格式对应不同的解析方式（本课先掌握 properties）

本项目应用场景：数据库连接四要素（驱动 driver / 连接地址 url / 用户名 username / 密码 password）正是 JDBC 连接数据库的标配参数，后续学习 JDBC 时直接用

9. 知识点全景总结

知识点	核心内容	来源
Java 程序执行全流程	`.java` 源文件 → 编译 → `.class` 字节码 → 类加载器 → 内存 → JVM 解释 → 二进制机器码 → 执行	course/Demo01 注释
类加载器的作用	把 `.class` 文件加载到内存中——字节码的"搬运工"	course/Demo01 注释
类加载 6 种时机	①创建实例对象 ②调用 static 方法 ③访问/赋值 static 变量 ④反射创建 Class 对象 ⑤初始化子类 ⑥Java.exe 运行主类	course/Demo01 注释
懒加载原则	使用这个类的时候才会加载，不使用就不加载	course/Demo01 注释
全限定名	包名.类名（如 `java.lang.Object`），类加载用它定位字节码	course/Demo01 注释
加载（Loading）	通过全限定名获取二进制字节流 → 转为运行时数据结构 → 生成 `java.lang.Class` 对象	course/Demo01 注释
链接-验证（Verify）	检查字节流符合虚拟机规范、不会危害虚拟机安全	course/Demo01 注释
链接-准备（Prepare）	为 static 类变量分配内存并设置默认初始化值	course/Demo01 注释
链接-解析（Resolve）	符号引用替换为直接引用；用到其他类型在此查找，找不到报错	course/Demo01 注释
初始化（Init）	按主观计划给静态变量赋值、执行静态代码块等	course/Demo01 注释
Demo01 执行顺序	静态代码块（a=10000）→ 代码块（a=100）→ 构造方法（a=10）——类加载先于实例化	course/Demo01 main
三种类加载器	BootstrapClassLoader（虚拟机内置，表示为 null，无父）/ PlatformClassLoader（JDK 特殊模块）/ SystemClassLoader（用户类路径类库）	course/Demo02 注释
双亲委派层级	SystemClassLoader 继承 PlatformClassLoader 继承 BootstrapClassLoader	course/Demo02 注释
Demo02 获取演示	`ClassLoader.getSystemClassLoader()` → `getParent()` 逐级获取；Bootstrap 打印 null，对其调 `getParent()` 抛空指针	course/Demo02 main
jar 包	加载的不一定是 .class 文件，也可能是 jar 包——把 Java/class 文件封装成可执行的程序包，让别人使用	course/Demo01 注释
双亲委派模型	收到加载请求不自己先加载，先委派给父类加载器、递归至最顶层；顶层能加载就成功返回，顶层无法完成才由子类加载器尝试自己加载	course/Demo03 注释
委派方向与回退方向	委派向上（子→父→祖父→最顶层）；回退向下（顶层→……→子），我们的类最终由 SystemClassLoader 加载	course/Demo03 注释
双亲委派原因①：避免重复加载	同一个类全 JVM 只有一个 Class 对象（唯一性由类+类加载器共同决定），双亲委派保证任意一个类只被加载一次	course/Demo03 注释
双亲委派原因②：核心类库安全	防止用户写假的"核心类"混入；java.lang.String 只能由顶层启动类加载器加载，用户自定义同名类永远不会被加载	course/Demo03 注释
双亲委派原因③：保证类的唯一性	即使自定义加载器加载自定义 String，实际加载的还是顶层加载的核心类，避免多份不同 String 类型混乱	course/Demo03 注释
getResourceAsStream	`classLoader.getResourceAsStream("prop.properties")` 用类加载器加载资源文件，参数为 classpath 下文件路径，返回字节流	course/Demo03 main
Properties	解析 properties 文件的对象：父类是 Hashtable、是 Map 接口的另一个实现类、底层是数组；`load(InputStream)` 加载、`getProperty(key)` 按 key 取值	course/Demo03 main
prop.properties 配置	数据库连接四要素：db.driver（MySQL 驱动）/ db.url（JDBC 连接地址）/ db.username（用户名，占位符示例）/ db.password（密码，占位符示例）	src/prop.properties
配置文件的意义	配置与代码分离：改配置不用改代码；加载后调用连接数据库方法；关闭流；常见格式还有 xml / json / yaml	course/Demo03 main

10. 随堂练习要点

执行全流程复述（必做）：把 .java 文件 → 编译 → .class 字节码文件 → 类加载器 → 内存 → JVM 解释 → 二进制机器码 → 执行 这条链背下来——这是理解本课所有知识点的总纲
类加载 6 种时机背诵：①创建实例对象 ②调用 static 方法 ③访问/赋值 static 变量 ④反射创建 Class 对象 ⑤初始化子类 ⑥Java.exe 运行主类——每一类都能举一个代码例子（new / Math.abs / Student.name / Class.forName / new 子类 / 运行 main 类）
懒加载理解：思考"为什么 Java 要设计成使用时才加载"——省内存、加快启动速度；对比"启动时把所有类全部加载"的坏处（内存浪费、启动慢）
加载过程三步背诵（必做）：加载 → 链接（验证 / 准备 / 解析）→ 初始化；能说出每步一句话（加载=搬文件生成 Class 对象 / 验证=安全检查 / 准备=static 变量分内存设默认值 / 解析=符号引用换直接引用 / 初始化=执行我们写的静态初始化代码）
准备 vs 初始化区分：准备阶段 static int a 只是默认值 0，初始化阶段才执行 a = 10 这类赋值——思考 Demo01 中 static 变量 a 的"默认 0 → 10000"两步
Demo01 执行顺序实验（必做）：运行 course/Demo01，观察输出顺序为静态代码块(10000) → 代码块(100) → 构造方法(10)；再在 main 中连续 new 两个 Demo01 对象，观察静态代码块是否只打印一次（类加载只发生一次）
删静态代码块实验：把 Demo01 的 static 代码块注释掉，重新运行，观察输出变化——体会"静态代码块属于类加载阶段、只执行一次"
三种类加载器背诵：BootstrapClassLoader（虚拟机内置 / 表示为 null / 无父）/ PlatformClassLoader（JDK 特殊模块）/ SystemClassLoader（用户类路径类库）——层级：系统 → 平台 → 启动
Demo02 运行验证（必做）：运行 course/Demo02，观察三个打印结果——系统类加载器 AppClassLoader、平台类加载器 PlatformClassLoader、启动类加载器 null；最后一行 getParent() 触发空指针异常
空指针原因思考：为什么"虚拟机类加载器还有没有父类加载器？"会空指针——因为 bootstrap 表示为 null，对 null 调方法必然 NPE；这也印证了"启动类加载器没有父加载器"
双亲委派理解：把"SystemClassLoader → 父 PlatformClassLoader → 父 BootstrapClassLoader"的委派链画出来——思考我们的 course.Demo01 是由哪个加载器加载的（系统类加载器 SystemClassLoader）
javap 观察字节码（拓展）：对 Demo01.class 执行 javap -verbose Demo01，观察字节码中的"符号引用 / 常量池"——为理解第 4 节"解析：符号引用替换为直接引用"提供直观素材
双亲委派流程复述（必做）：用"加载 course.Demo01"走一遍双亲委派——系统类加载器收到请求 → 先委派给平台类加载器 → 再委派给启动类加载器 → 顶层加载不了 → 逐级向下回退 → 最终系统类加载器加载成功；记住两个方向：委派向上、回退向下
委派动作实验：把第 6 节 Demo02 的代码扩展——在 main 里打印 System.out.println(Demo01.class.getClassLoader())，观察我们自己写的类由系统类加载器加载；再打印 System.out.println(String.class.getClassLoader())，观察核心类加载器为 null（启动类加载器加载，Java 中表示为 null）——一对比就理解"核心类归顶层、用户类归底层"
双亲委派三个原因背诵（必做）：①避免类被重复加载（全 JVM 一个类只有一个 Class 对象）②保证核心类库安全（用户写的 java.lang.String 永不加载）③保证类的唯一性（避免多份 String 类型混乱）——每个原因都能一句话说清
假 String 实验（思考）：尝试自己写一个 java.lang.String 类放在 classpath 里并运行，观察程序报错（找不到 main 方法 / 加载的还是官方 String）——直观体会"用户自定义同名核心类永远不会被加载"
类的唯一性理解：记住公式"类的唯一性 = 类 + 类加载器共同决定"——同一个类名由不同类加载器加载，产生的是不同的 Class 对象；双亲委派从机制上避免了同一个类被重复加载
加载配置文件实验（必做）：运行 course/Demo03，观察 System.out.println(pro) 输出 {db.password=********, db.username=your_username, db.driver=com.mysql.cj.jdbc.Driver, db.url=jdbc:mysql://...}——4 个数据库配置被成功读取
getResourceAsStream 路径实验：把 getResourceAsStream("prop.properties") 的参数改成不存在的路径（如 "abc.properties"），运行观察返回的 inputStream 为 null、后续 pro.load(null) 抛空指针异常——体会"参数必须是 classpath 下真实存在的文件"
Properties 回顾 Map 知识：Properties 的父类是 Hashtable、是 Map 接口的实现类、底层是数组——回顾 07-31 学的 Map（HashMap/Hashtable）知识，理解 Properties 就是"key=value 的配置型 Map"
getProperty 实验：给 prop.properties 新增一行自定义配置（如 app.name=J260713），在 Demo03 里用 pro.getProperty("app.name") 读取并打印——体会"改配置文件不用改代码"的配置与代码分离思想
关闭流练习：把 inputStream.close() 注释掉再运行，体会资源不关闭的隐患（结合 08-06/08-07 IO 流"用完必须 close"的铁律）——后面学 try-with-resources 可自动关闭
数据库配置串联思考：prop.properties 里的 db.driver（com.mysql.cj.jdbc.Driver）和 db.url（jdbc:mysql://...）正是 JDBC 连接数据库的标配参数——思考后续学 JDBC 时，这套"类加载器读配置文件"的方式如何复用

11. 拓展阅读

类加载机制的地位：本课（类的加载机制 + 类加载器）属于 JVM（Java 虚拟机） 知识领域——面试高频考点，也是理解反射、动态代理、Tomcat 类隔离、Spring 框架等进阶知识的基石
双亲委派模型（Parent Delegation Model）：除了 JDK 三种内置加载器外，还可以自定义类加载器（继承 ClassLoader 并重写 findClass()）；双亲委派模型保证核心类库只由启动类加载器加载，避免用户自定义同名类（如自己写个 java.lang.String）破坏 JDK 核心类
双亲委派的作用：①安全性——核心类由启动加载器加载，防止核心类被篡改；②避免重复加载——父加载器已加载的类，子加载器不会重复加载；③一致性——保证同一个类在全 JVM 中只有一份 Class 对象
打破双亲委派：Tomcat、JDBC（SPI 机制）、热部署等场景需要打破双亲委派（如 Tomcat 的 WebAppClassLoader 先加载自己目录的类），是 JVM 进阶的重要话题
类加载与反射的衔接：第 ④ 条加载时机"反射创建 Class 对象"——回顾 Java 反射：Class.forName() / 类名.class / 对象.getClass() 三种获取 Class 对象的方式，都触发了类加载；反射正是建立在"加载后生成 Class 对象"这一机制之上
Class 对象：每个类被使用后，JVM 都会在堆中生成一个 java.lang.Class 类型的对象（类的"元信息"：包名、方法、字段、父类等）；Class.forName("全限定名") 可拿到它
对象的创建过程：new 一个对象经历了类加载（首次）→ 分配内存 → 实例变量默认初始化 → 普通代码块 → 构造方法的完整链路——本课 Demo01 的"静态代码块 → 代码块 → 构造方法"正是这条链路的前半段直观演示
JDK 类加载器源码：JDK9+ 中类加载器在 jdk.internal.loader.ClassLoaders 类中定义——AppClassLoader（系统/应用）、PlatformClassLoader（平台）、BootstrapClassLoader（启动）内部类；通过 ClassLoader.getSystemClassLoader() 即可获取
启动类加载器为何是 null：BootstrapClassLoader 由 C++ 实现、是 JVM 的一部分（不属于 Java 类），因此 Java 代码中"拿不到它"，统一用 null 表示——getParent() 返回 null 即代表"已到最顶层，没有父加载器"
链接 vs 加载的时机：加载、验证、准备、解析、初始化这 5 步并非严格串行——解析在某些情况下可以推迟到真正使用符号引用时才进行（"惰性解析"），初始化则严格在类被"主动使用"时触发
类加载与 static 的关系：static 变量/静态代码块属于类级（类加载的初始化阶段执行）；普通代码块/构造方法属于实例级（每次 new 执行）——这就是 Demo01 执行顺序（静态先于实例）的底层依据
类加载与线程安全：JVM 保证一个类的初始化过程在同一时间只会被一个线程执行（初始化加了同步锁）——多线程同时首次使用一个类时，只有一个线程执行初始化，其余线程阻塞等待
双亲委派的三个价值小结：①安全——核心类只能由启动加载器加载，用户自定义的假核心类（如 java.lang.String）永远不会被加载，防止核心 API 被篡改；②唯一——同一个类全 JVM 只有一个 Class 对象，避免类型混乱；③不重复——父加载器已加载的类子加载器不会重复加载
Class.getClassLoader() 验证：Class.getClassLoader() 返回加载该类的类加载器——自己写的类返回系统类加载器（AppClassLoader）；核心类（java.lang.String / java.lang.Object）返回 null（BootstrapClassLoader 用 null 表示）——这是验证"哪些类由哪个加载器加载"最直接的手段
JDBC 如何打破双亲委派：JDBC（数据库驱动）是一个典型的打破双亲委派场景——DriverManager 是启动类加载器加载的核心类，但它需要加载用户 classpath 下的 MySQL/Oracle 驱动 jar（SystemClassLoader 加载的类）；为此 JDK 提供了线程上下文类加载器（Thread Context ClassLoader），让核心类可以反过来使用子加载器加载驱动类——理解 SPI 机制是 Java 进阶的经典话题
Tomcat 打破双亲委派：Tomcat 的 WebAppClassLoader 先加载自己 Web 应用的类、加载不到才委派给父加载器（与双亲委派顺序相反）——从而实现多个 Web 应用之间的类隔离（不同应用可用不同版本的 Spring 等），也支持热部署
getResourceAsStream 的资源查找原理：ClassLoader.getResourceAsStream("prop.properties") 会在 classpath（类路径） 下按给定路径查找资源文件——src/ 目录编译后就在 classpath 中，所以放在 src/ 根目录的文件能被找到；返回的 InputStream 就是文件的字节流
配置文件格式对比：常用配置文件格式——properties（key=value 简单、Properties 解析）/ xml（标签树形结构、DOM/SAX 解析）/ json（对象嵌套、Jackson/Gson 解析）/ yaml（缩进层级、Spring Boot 默认配置格式）——不同格式各有适用场景，后续框架学习中会接触 xml/json/yaml
配置与代码分离（环境隔离）：把数据库连接、接口地址等易变信息放入配置文件，实现配置与代码分离——换数据库/换环境只改配置文件、不改代码不重新编译；企业开发还会按 dev / test / prod 环境准备多套配置文件，通过参数切换
JDBC 四要素：连接 MySQL 数据库需要 4 个核心参数——driver（驱动类 com.mysql.cj.jdbc.Driver）、url（jdbc:mysql://主机:端口/库名?参数）、username（用户名）、password（密码）——正是 prop.properties 中配置的 4 项，后续学习 JDBC 时这套"配置文件读取参数"的方式会直接复用
try-with-resources 自动关闭：本课 inputStream.close() 是手动关闭流；Java 7 提供了 try-with-resources 语法（try (InputStream in = ...) { }），实现 AutoCloseable 的资源会在 try 结束后自动关闭，无需手动 close——IO 流、网络连接等资源都推荐用它管理（后续课程会正式学习）
JDK 文档：java.lang.ClassLoader（类加载器核心 API，含 getResourceAsStream）、java.lang.Class（Class 对象）、java.util.Properties（配置文件解析类，父类 Hashtable）、Class.forName（反射加载类）

20260812-笔记.md 47 KB Lịch sử Raw

目录