JAVA基础 —— Classloader详解|8月更文挑战

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1 JVM类加载机制

JVM类加载机制分为五个部分:加载,验证,准备,解析,初始化,下面我们就分别来看一下这五个过程。

JVM类加载机制.png

1.1 加载

加载是类加载过程中的一个阶段,这个阶段会在内存中生成一个代表这个类的 java.lang.Class 对 象,作为方法区这个类的各种数据的入口。注意这里不一定非得要从一个 Class 文件获取,这里既可以从 ZIP 包中读取(比如从 jar 包和 war 包中读取),也可以在运行时计算生成(动态代理),也可以由其它文件生成(比如将 JSP 文件转换成对应的 Class 类)。

1.2 验证

这一阶段的主要目的是为了确保 Class 文件的字节流中包含的信息是否符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身的安全。

1.3 准备

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值阶段,即在方法区中分配这些变量所使用的内存空间。注意这里所说的初始值概念,比如一个类变量定义为:

public static int v = 8080;

实际上变量 v 在准备阶段过后的初始值为 0 而不是 8080,将 v 赋值为 8080 的 put static 指令是程序被编译后,存放于类构造器方法之中。但是注意如果声明为:

public static final int v = 8080;

在编译阶段会为 v 生成 ConstantValue 属性,在准备阶段虚拟机会根据 ConstantValue 属性将 v 赋值为 8080。

1.4 解析

解析阶段是指虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用就是 class 文件中的:

  • CONSTANT_Class_info
  • CONSTANT_Field_info
  • CONSTANT_Method_info

等类型的常量。

2 类加载器

虚拟机设计团队把加载动作放到 JVM 外部实现,以便让应用程序决定如何获取所需的类,JVM 提供了 3 种类加载器:

Classloader.png

  • 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)

    负责加载 JAVA_HOME\lib 目录中的,或通过-Xbootclasspath 参数指定路径中的,且被虚拟机认可(按文件名识别,如 rt.jar)的类。

  • 扩展类加载器(Extension ClassLoader)

    负责加载 JAVA_HOME\lib\ext 目录中的,或通过 java.ext.dirs 系统变量指定路径中的类库。

  • 应用程序类加载器(Application ClassLoader)

    负责加载用户路径(classpath)上的类库。JVM 通过双亲委派模型进行类的加载,当然我们也可以通过继承java.lang.ClassLoader 实现自定义的类加载器。

此外我们比较需要知道的几点:

  • 一个类是由 jvm 加载是通过类加载器+全限定类名确定唯一性的
  • 双亲委派,众所周知,子加载器会尽量委托给父加载器进行加载,父加载器找不到再自己加载
  • 线程上下文类加载,为了满足 spi 等需求突破双亲委派机制,当高层类加载器想加载底层类时通过 Thread.contextClassLoader 来获取当前线程的类加载器(往往是底层类加载器)去加载类

3 双亲委派

当一个.class文件要被加载时,不考虑我们自定义类加载器类,首先会在AppClassLoader中检查是否加载过,如果有那就无需再加载;如果没有会交到父加载器,然后调用父加载器的loadClass方法。父加载器同样也会先检查自己是否已经加载过,如果没有再往上,直到到达BootstrapClassLoader之前,都是在检查是否加载过,并不会选择自己去加载。到了根加载器时,才会开始检查是否能够加载当前类,能加载就结束,使用当前的加载器;否则就通知子加载器进行加载;子加载器重复该步骤。如果到最底层还不能加载,就抛出异常ClassNotFoundException。

总结:所有的加载请求都会传送到根加载器去加载,只有当父加载器无法加载时,子类加载器才会去加载

双亲委派.png

作用

  • 避免类的重复加载
  • 保证Java核心类库的安全