一.类加载子系统的作用

类加载子系统（Class Loading Subsystem）是Java虚拟机的一个重要组成部分，它将Class文件加载到内存中。不同语言程序可以使用编译器生成符合JVM规范的Class文件，Class文件要求在文件开头有特定的文件标识。除此之外，类加载子系统还负责管理类加载器。
类加载过程
类加载过程如下：

1. 加载（Loading）： 类加载子系统负责在运行时将.class文件加载到内存中。当程序需要使用某个类时，类加载器会通过类的全限定名（fully qualified name）去查找并加载对应的.class文件。

2. 链接（Linking）： 在加载完成后，类加载子系统会执行链接过程，包括验证、准备和解析三个阶段：

   验证（Verification）： 确保加载的类文件符合JVM规范，不会造成安全问题。
   准备（Preparation）： 为类的静态变量分配内存空间，并初始化为默认值。
   解析（Resolution）： 将类中的符号引用转换为直接引用，即将常量池中的符号引用替换为直接指针、偏移量等形式，以便于后续的访问。

3. 初始化（Initialization）：
   在类加载完成后，类加载子系统会执行类的初始化阶段，包括执行静态变量赋值和静态代码块的初始化等操作。类的初始化是类加载过程中的最后一步，只有在必要的情况下才会执行。

类加载器（ClassLoader）：类加载子系统还负责管理类加载器，类加载器根据类加载的要求，从特定的地方（如本地文件系统、网络等）加载类文件，并创建对应的类对象。

通过这些功能，类加载子系统实现了Java语言的动态特性，使得Java程序可以在运行时动态加载和链接类，从而实现了诸如动态扩展、插件化等灵活性需求。

二、类加载器的分类

JVM支持两种类型的类加载器 。分别为引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）和自定义类加载器（User-Defined ClassLoader）。
这里的四者之间的关系是包含关系。不是上层下层，也不是子父类的继承关系。

2.1 虚拟机自带的类加载器

启动类加载器（引导类加载器，Bootstrap ClassLoader）
● 这个类加载使用C/C++语言实现的，嵌套在JVM内部。
● 它用来加载Java的核心库（JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、resources.jar或sun.boot.class.path路径下的内容），用于提供JVM自身需要的类
● 并不继承自ava.lang.ClassLoader，没有父加载器。
● 加载扩展类和应用程序类加载器，并指定为他们的父类加载器。
● 出于安全考虑，Bootstrap启动类加载器只加载包名为java、javax、sun等开头的类

扩展类加载器（Extension ClassLoader）
● Java语言编写，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现。
● 派生于ClassLoader类
● 父类加载器为启动类加载器
● 从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或从JDK的安装目录的jre/1ib/ext子目录（扩展目录）下加载类库。如果用户创建的JAR放在此目录下，也会自动由扩展类加载器加载。

应用程序类加载器（系统类加载器，AppClassLoader）
● java语言编写，由sun.misc.LaunchersAppClassLoader实现
● 派生于ClassLoader类
● 父类加载器为扩展类加载器
● 它负责加载环境变量classpath或系统属性java.class.path指定路径下的类库
● 该类加载是程序中默认的类加载器，一般来说，Java应用的类都是由它来完成加载
● 通过ClassLoader#getSystemclassLoader() 方法可以获取到该类加载

2.2 用户自定义的类加载器

为什么要自定义类加载器？

● 隔离加载类
● 修改类加载的方式
● 扩展加载源
● 防止源码泄漏

用户自定义类加载器可以从非标准位置（如数据库、网络、特定文件系统等）加载类文件，从而实现动态加载、远程加载等功能。并且还可以在加载类文件时执行一些额外的逻辑或增强功能，比如加密解密、访问控制等来防止源码泄漏。

三、双亲委派机制

Java虚拟机对class文件采用的是按需加载的方式，也就是说当需要使用该类时才会将它的class文件加载到内存生成class对象。而且加载某个类的class文件时，Java虚拟机采用的是双亲委派模式，即把请求交由父类处理，它是一种任务委派模式。
工作原理

● 1）如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行；
● 2）如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器；
● 3）如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式。

优点：

• 避免类的重复加载

• 保护程序安全，防止核心API被随意篡改

  • 自定义类：java.lang.String
  • 自定义类：java.lang.ShkStart（报错：阻止创建 java.lang开头的类）

沙箱安全机制
自定义String类，但是在加载自定义String类的时候会率先使用引导类加载器加载，而引导类加载器在加载的过程中会先加载jdk自带的文件（rt.jar包中java\lang\String.class），报错信息说没有main方法，就是因为加载的是rt.jar包中的string类。这样可以保证对java核心源代码的保护，这就是沙箱安全机制。

参考：https://www.yuque.com/u21195183/jvm/rq9lt4