初始化加锁
初始化 并发环境 死锁:
类加载器初始化阶段 JVM底层会加锁
输出:
class A init class B init
public class InitDeadLock {
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> A.test()).start();
new Thread(() -> B.test()).start();
}
}
class A {
static {
System.out.println("class A init");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new B();
}
public static void test() {
System.out.println("aaa");
}
}
class B{
static {
System.out.println("class B init");
new A();
}
public static void test() {
System.out.println("bbb");
}
}
检查死锁
visualvim jstack jconsole
案例输出: A Static Block A str
JVM先判断是否加载 后面才有初始化动作发生。
public class Test_10 {
public static void main(String[] args) {
System.out.printf(Test_10_B.str);
}
}
class Test_10_A {
public static String str = "A str";
static {
System.out.println("A Static Block");
}
}
class Test_10_B extends Test_10_A {
static {
str += "#11";
System.out.println("B Static Block");
}
}
类加载器加载JVM中
InstanceClass 普通类的元信息在JVM的存在形式
元信息:属性信息 方法信息
InstanceMirroClass 镜像类
class对象 Java程序反射
三层类加载器以及父子关系的建立
启动加载器 Bootstrap
没有实体的
将那一段加载逻辑定义为启动类加载器
加载路径:
URL[] urLs = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for (URL urL : urLs) {
System.out.println(urL);
}
启动类加载器是什么
加载:
main=LoadMainClass(enry,mode,what)
底层调用checkAndLoadMain(加载main函数所在的类 父子链接)
核心:
找到 sun.launcher.LauncherHelper
代码分析:
1 LoadMainClass
int JNICALL
JavaMain(void * _args)
{
……
mainClass = LoadMainClass(env, mode, what);
……
}
2 checkAndLoadMain
static jclass
LoadMainClass(JNIEnv *env, int mode, char *name)
{
jmethodID mid;
jstring str;
jobject result;
jlong start, end;
jclass cls = GetLauncherHelperClass(env);
NULL_CHECK0(cls);
if (JLI_IsTraceLauncher()) {
start = CounterGet();
}
NULL_CHECK0(mid = (*env)->GetStaticMethodID(env, cls,
"checkAndLoadMain",
"(ZILjava/lang/String;)Ljava/lang/Class;"));
str = NewPlatformString(env, name);
CHECK_JNI_RETURN_0(
result = (*env)->CallStaticObjectMethod(
env, cls, mid, USE_STDERR, mode, str));
if (JLI_IsTraceLauncher()) {
end = CounterGet();
printf("%ld micro seconds to load main class\n",
(long)(jint)Counter2Micros(end-start));
printf("----%s----\n", JLDEBUG_ENV_ENTRY);
}
return (jclass)result;
}
3 GetLauncherHelperClass 核心
jclass
GetLauncherHelperClass(JNIEnv *env)
{
if (helperClass == NULL) {
NULL_CHECK0(helperClass = FindBootStrapClass(env,
"sun/launcher/LauncherHelper"));
}
return helperClass;
}
4 FindBootStrapClass dlsym
jclass
(JNIEnv *env, const char* classname)
{
if (findBootClass == NULL) {
findBootClass = (FindClassFromBootLoader_t *)dlsym(RTLD_DEFAULT,
"JVM_FindClassFromBootLoader");
if (findBootClass == NULL) {
JLI_ReportErrorMessage(DLL_ERROR4,
"JVM_FindClassFromBootLoader");
return NULL;
}
}
return findBootClass(env, classname);
}
5
JVM_ENTRY(jclass, JVM_FindClassFromBootLoader(JNIEnv* env,
const char* name))
JVMWrapper2("JVM_FindClassFromBootLoader %s", name);
// Java libraries should ensure that name is never null...
if (name == NULL || (int)strlen(name) > Symbol::max_length()) {
// It's impossible to create this class; the name cannot fit
// into the constant pool.
return NULL;
}
TempNewSymbol h_name = SymbolTable::new_symbol(name, CHECK_NULL);
Klass* k = SystemDictionary::resolve_or_null(h_name, CHECK_NULL);
if (k == NULL) {
return NULL;
}
if (TraceClassResolution) {
trace_class_resolution(k);
}
return (jclass) JNIHandles::make_local(env, k->java_mirror());
JVM_END
dlsym 动态链接
这套逻辑做的事情就是通过启动类加载器加载类sun.launcher.LauncherHelper,执行该类的方法checkAndLoadMain,加载main函数所在的类,启动扩展类加载器、应用类加载器也是在这个时候完成的
C++逻辑转Java逻辑
扩展类记载器路径
public static void main(String[] args) {
ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent();
URLClassLoader urlClassLoader = (URLClassLoader) classLoader;
URL[] urls = urlClassLoader.getURLs();
for (URL url : urls) {
System.out.println(url);
}
}
可以通过java.ext.dirs指定
应用类记载器路径
main函数所在的类用的是应用类加载器加载
public static void main(String[] args) {
String[] urls = System.getProperty("java.class.path").split(":");
for (String url : urls) {
System.out.println(url);
}
System.out.println("================================");
URLClassLoader classLoader = (URLClassLoader) ClassLoader.getSystemClassLoader();
URL[] urls1 = classLoader.getURLs();
for (URL url : urls1) {
System.out.println(url);
}
}
三种类加载器父子关系链如何建立
加载顺序:
jvm去加载main函数所在的类
boot->ext->app
调用链接生成
1、\openjdk\jdk\src\share\classes\sun\launcher\LauncherHelper.java
核心代码:ClassLoader.getSystemClassLoader();
public enum LauncherHelper {
private static final ClassLoader scloader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
public static Class<?> checkAndLoadMain(boolean printToStderr,
int mode,
String what) {
……
mainClass = scloader.loadClass(cn);
……
2、\openjdk\jdk\src\share\classes\java\lang\ClassLoader.java
核心代码:sun.misc.Launcher.getLauncher();
public static ClassLoader getSystemClassLoader() {
initSystemClassLoader();
if (scl == null) {
return null;
}
SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
if (sm != null) {
checkClassLoaderPermission(scl, Reflection.getCallerClass());
}
return scl;
}
private static synchronized void initSystemClassLoader() {
if (!sclSet) {
if (scl != null)
throw new IllegalStateException("recursive invocation");
sun.misc.Launcher l = sun.misc.Launcher.getLauncher();
……
3 \openjdk\jdk\src\share\classes\sun\misc\Launcher.java
核心代码:
• private static Launcher launcher = new Launcher();
扩展类加载器
• extcl = ExtClassLoader.getExtClassLoader();
应用类加载器
• loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);
线程上下文加载器 • Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader);
extcl 其实是parents
public class Launcher { private static URLStreamHandlerFactory factory = new Factory(); private static Launcher launcher = new Launcher(); private static String bootClassPath = System.getProperty("sun.boot.class.path");
public static Launcher getLauncher() {
return launcher;
}
private ClassLoader loader;
public Launcher() {
// Create the extension class loader
ClassLoader extcl;
try {
extcl = ExtClassLoader.getExtClassLoader();
} catch (IOException e) {
throw new InternalError(
"Could not create extension class loader", e);
}
// Now create the class loader to use to launch the application
try {
loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);
} catch (IOException e) {
throw new InternalError(
"Could not create application class loader", e);
}
// Also set the context class loader for the primordial thread.
Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader);
……
4 扩展类加载器的创建流程 ExtClassLoader
public static ExtClassLoader getExtClassLoader() throws IOException
{
……
return new ExtClassLoader(dirs);
}
public ExtClassLoader(File[] dirs) throws IOException {
super(getExtURLs(dirs), null, factory);
}
URLClassLoader(URL[] urls, ClassLoader parent,
AccessControlContext acc) {
第二个参数传的是null,其实就是parent=null
5 应用类加载器的创建流程
public static ClassLoader getAppClassLoader(final ClassLoader extcl)
throws IOException {
final String s = System.getProperty("java.class.path");
final File[] path = (s == null) ? new File[0] : getClassPath(s);
// Note: on bugid 4256530
// Prior implementations of this doPrivileged() block supplied
// a rather restrictive ACC via a call to the private method
// AppClassLoader.getContext(). This proved overly restrictive
// when loading classes. Specifically it prevent
// accessClassInPackage.sun.* grants from being honored.
//
return AccessController.doPrivileged(
new PrivilegedAction<AppClassLoader>() {
public AppClassLoader run() {
URL[] urls =
(s == null) ? new URL[0] : pathToURLs(path);
return new AppClassLoader(urls, extcl);
}
});
}
AppClassLoader(URL[] urls, ClassLoader parent) { super(urls, parent, factory); }
启动类加载器
没有实体的 C++
类加载器加载的类如何存储
不同的加载器加载同一个类不相等。
原因:空间不一样。
方法区
按照类加载器进行分开存储
同一个加载器加载同一个文件多次。实际上加载一次
InstanceClass Java类在JVM的存在形式。
类存储在方法区
双亲委派(向上委派)
如果一个类加载器收到了加载某个类的请求,则该类加载器并不会去加载该类,而是把这个请求委派给父类加载器,每一个层次的类加载器都是如此,因此所有的类加载请求最终都会传送到顶端的启动类加载器;只有当父类加载器在其搜索范围内无法找到所需的类,并将该结果反馈给子类加载器,子类加载器会尝试去自己加载。
局限性:不能向下委派 或者 不委派
AppClassLoader加载一个类
不会自己加载
判断自己的空间有无 有 直接返回 没有 委托ext去记载
ext 有 直接返回 没有 委托boot去记载
boot 有 直接返回 没有 异常 class not found
打破双亲委派
因为在某些情况下父类加载器需要委托子类加载器去加载class文件。受到加载范围的限制,父类加载器无法加载到需要的文件,以Driver接口为例,由于Driver接口定义在jdk当中的,而其实现由各个数据库的服务商来提供,比如mysql的就写了MySQL Connector,那么问题就来了,DriverManager(也由jdk提供)要加载各个实现了Driver接口的实现类,然后进行管理,但是DriverManager由启动类加载器加载,只能记载JAVA_HOME的lib下文件,而其实现是由服务商提供的,由系统类加载器加载,这个时候就需要启动类加载器来委托子类来加载Driver实现,从而破坏了双亲委派。 类似这样的情况就需要打破双亲委派。
Driver接口 启动类加载器加载
调用mysql/oracal相关实现类 应用类记载器
需要向下委派:线程上下文加载器ServiceLoader(底层ContextLoader)
打破双亲委派的意思其实就是不委派、向下委派
自定义类加载器
继承ClassLoader 重写findClass
public class Classloader_2 extends ClassLoader {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Classloader_2 classloader1 = new Classloader_2();
Class<?> clazz1 = classloader1.loadClass("com.qimingnan.classloader.Classloader_1");
System.out.println("clazz1 hashcode: " + clazz1.hashCode());
Classloader_2 classloader2 = new Classloader_2();
Class<?> clazz2 = classloader2.loadClass("com.qimingnan.classloader.Classloader_1");
System.out.println("clazz2 hashcode: " + clazz2.hashCode());
}
@Override
protected Class<?> findClass(String className) throws ClassNotFoundException {
System.out.println("Classloader_2 findClass");
}
}
hashCode 内存地址
String可以重写hashCode
双亲委派逻辑
try {
if (this.parent != null) {
c = this.parent.loadClass(name, false);
} else {
c = this.findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException var10) {
}
打破双亲委派
if (name.startsWith("com.luban")) {
// com.luban包下的所有类不委派
c = findClass(name);
} else {
c = this.getParent().loadClass(name);
}
SPI 向下委派
是一种服务发现机制。
它通过在ClassPath路径下的META-INF/services文件夹查找文件,自动加载文件里所定义的类。
这一机制为很多框架扩展提供了可能,比如在Dubbo、JDBC中都使用到了SPI机制
Driver SPI机制:
ServiceLoader loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class); Iterator driversIterator = loadedDrivers.iterator();
SPI-Demo 启动类加载器加载的不算打破
public interface PayService {
void pay();
}
实现
public class AlipayService implements PayService {
public void pay() {
System.out.println("AlipayService");
}
}
public class WxpayService implements PayService {
public void pay() {
System.out.println("WxpayService");
}
}
Main函数
public class MainApplication {
public static void main(String[] args) {
ServiceLoader<PayService> services = ServiceLoader.load(PayService.class);
for (PayService service : services) {
service.pay();
}
}
}
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.example</groupId>
<artifactId>pay-ali</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
</dependencies>
线程上下文类加载器
ServiceLoader SPI机制(向下委派)
在checkAndLoadMain使用过
1、是什么
一种特殊的类加载器,可以通过Thread获取,基于此可实现逆向委托加载
2、为什么
为了解决双亲委派的缺陷而生
3、怎么做
//获取 Thread.currentThread().getContextClassLoader()
// 设置 Thread.currentThread().setContextClassLoader(new Classloader_4());
沙箱安全
防止打破双亲委派 修改系统类。 保护核心类库
AccessController.doPrivileged( new SystemClassLoaderAction(scl));
比如我定义了一个类名为String所在包为java.lang,因为这个类本来是属于jdk的,如果没有沙箱安全机制的话,这个类将会污染到我所有的String,但是由于沙箱安全机制,所以就委托顶层的bootstrap加载器查找这个类,如果没有的话就委托extsion,extsion没有就到aapclassloader,但是由于String就是jdk的源代码,所以在bootstrap那里就加载到了,先找到先使用,所以就使用bootstrap里面的String,后面的一概不能使用,这就保证了不被恶意代码污染
向上委派
Class<?> c = this.findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (this.parent != null) {
c = this.parent.loadClass(name, false);
} else {
c = this.findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException var10) {
}
if (c == null) {
long t1 = System.nanoTime();
c = this.findClass(name);
PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
this.resolveClass(c);
}
return c;