三、类加载器

醒言
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类加载器

字节码文件被JVM加载执行过程分成三部分：

  1. 加载：字节码文件会被类加载器加载到内存中，并且生成指向字节码文件内容的引用，这个引用是类对象，存放在方法区中。
  2. 链接：链接过程又可以划分成三个小过程
    • 校验：对字节码文件内容进行校验
    • 准备：给字节码文件中的静态变量赋默认值
    • 解析：将字节码文件中的符号引用转换成地址引用，主要是类对象、方法和属性的符号引用转换
  3. 初始化：给字节码文件中的静态变量赋初始值，并且执行静态代码块

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类加载器分类

字节码文件被JVM加载的过程是由类加载器去完成的。类加载器可以分成四类，分别是：Bootstrap、Extension、App和自定义类加载器。

  • Bootstrap：加载jre/lib文件夹下的rt.jar、charset.jar等核心类
  • Extension：加载jre/lib/ext文件夹下的所有类，这些是扩展类
  • App：加载classpath指定内容
  • 自定义类加载器：一般用来加载程序员自己写的类

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Extension、App以及自定义类加载器也是类，它们是由Bootstrap加载的。

双亲委派原则：

类加载器进行类加载的过程叫做双亲委派，大致流程如下：

  1. 如果有自定义类加载器，先查询自定义类加载器缓存，看是否已经加载过，如果加载过直接返回，如果没有，继续后面的流程
  2. 查询App类加载器缓存，看是否已经加载过，如果加载过直接返回，如果没有，继续后面的流程
  3. 查询Extension类加载器缓存，看是否已经加载过，如果加载过直接返回，如果没有，继续后面的流程
  4. 查询Bootstrap类加载器缓存，看是否已经加载过，如果加载过直接返回，如果没有，继续后面的流程
  5. 当发现这个类没有被加载过，首先准备由Bootstrap进行加载，但是Bootstrap只加载核心类，所以要判断此类是否是核心类。如果是，则加载，如果不是，委派给Extension类加载器进行加载
  6. Extension类加载器准备加载，由于其只加载扩展jar包，所以要判断此类是否属于扩展jar包中的类。如果是，则加载，如果不是，委派给App类加载器进行加载
  7. App类加载器准备加载，由于其只加载classpath路径下的类，所以要判断此类是否属于classpath路径下的类。如果是，则加载，如果不是，委派给自定义类加载器进行加载
  8. 最后由自定义类加载器加载

设置双亲委派机制的目的是为了安全考虑。如果程序员写的类，其类名与java的核心类名相同，在没有双亲委派机制的情况下，其被加载进来了。那么，这个类很容易会被其他程序员用到，也很容易引发安全问题。

自定义类加载器

我们可以通过观察App类加载器是如何实现的，以此来自定义类加载器。App类加载器的类名是AppletClassLoader，其继承了URLClassLoader，而URLClassLoader继承了SecureClassLoader，SecureClassLoader最后继承了ClassLoader抽象类。所以，我们自定义类加载器也要继承ClassLoader。

类加载器在加载类的时候，需要执行loadClass方法，我们观察App类加载器的loadClass方法逻辑：

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App类加载器的loadClass方法中会调用父类的loadClass方法，我们点进去发现是ClassLoader的loadClass方法

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查看代码的逻辑，发现App类加载器首先会从自己缓存中获取类对象，如果没有，则将此类的加载任务交给父类加载器，如果父类加载器没有加载完成，App类加载器会调用findClass方法，尝试自己加载此类。

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App类加载器调用了其父类的findClass方法，我们点进去

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findClass方法中是调用defineClass方法加载类。所以，我们自定义类加载器时，loadClass和defineClass方法已经被ClassLoader类实现了，我们不用实现，而findClass方法需要我们实现。

自定义类加载器继承ClassLoader：

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懒加载

java的类在加载的时候是按需加载，即需要用到的时候，JVM才会将其加载到内存中，这个机制叫做懒加载。

之所以采用懒加载的方式，是因为java程序在执行的时候，需要加载核心类、第三方类以及程序员自己写的类，所有类都加载到内存中，而有些类可能永远都用不到，这对内存资源是极大的浪费。所以，为了提高内存利用率，采用懒加载的方式。

类加载的初始化

java程序的字节码文件由JVM加载到内存要经历几个过程：加载、校验、准备、解析、初始化。

加载：将字节码文件内容加载到内存中

校验：对字节码文件内容的格式和语法进行检查、校验是否正确

准备：给静态变量分配内存空间，并且赋默认值

解析：将常量池中的符号引用替换成直接引用

初始化：给静态变量赋初始值，并且执行静态代码块和静态方法

我们可以看到，在准备阶段，只给静态变量分配了内存空间，那么成员变量什么时候分配内存空间呢？

成员变量只会在创建对象的时候，在堆中分配内存空间。所以，创建一个对象的常规流程应该是，在堆区开辟一块内存空间，初始化内存空间中的对象信息，然后将这个内存空间地址赋值给对象变量。

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