Java类加载机制

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1.java类加载过程:

加载>>验证>>准备>>解析>>初始化>>使用>>卸载.

1.1加载:

在硬盘上查找并通过IO读取字节码文件.

1.2验证:

校验字节码文件的准确性.

1.3准备:

给类的静态变量分配内存,并赋予默认值.

1.4解析:

将符号引用替换为直接引用.该阶段会把一些静态方法(符号引用 比如main方法)替换为指向数据内存的指针或者句柄等(直接引用).这就是静态链接过程.(类加载期间完成).动态链接是在程序运行期间完成的符号引用替换为直接引用.

1.5初始化:

对类的静态变量初始化为指定的值.执行静态代码块.

2.类加载:

主类在运行过程中如果用到其它类会逐步加载这些类.jar包或war包里的类不是一次全部加载的,是使用时才加载.

public class loaderTest {
    static {
        System.out.println("loaderTest");
    }

    public static void main(String[] args) {
        new loaderTestA();
        System.out.println("loaderTest");
        
        //loaderTestB不会加载,除非是new.
        loaderTestB b = null;
    }
}

class loaderTestA{
    
    static {
        System.out.println("loaderTestA");
    }
    
    public loaderTestA(){
        System.out.println("init loaderTestA");
    }
}

class loaderTestB{
    
    static {
        System.out.println("loaderTestB");
    }
    
    public loaderTestB(){
        System.out.println("init loaderTestB");
    }
}

 2.1执行结果:

转存失败,建议直接上传图片文件编辑

从结果可以看出运用到一个类的时候会先加载静态信息.

3.类加载器:

上面的类加载过程主要是通过类加载器实现的.java有如下几种类加载器.

3.1引导类加载器:负责加载支撑JVM运行的位于Jre的lib目录下的核心类库.比如,rt.jar charsets.jar等.

3.2扩展类加载器:负责加载支撑JVM运行的位于lib目录下的ext扩展目录中的Jar类包.

3.3应用程序类加载器:负责加载ClassPath路径下的类包.

3.4自定义类加载器:负责加载用户自定义路径下的类包.

3.1加载器demo:

public class JDKClassLoader {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(String.class.getClassLoader());
        System.out.println("==========================================");
        System.out.println(DESKeyFactory.class.getClassLoader().getClass().getName());
        System.out.println("==========================================");
        System.out.println(JDKClassLoader.class.getClassLoader().getClass().getName());
    }
}

 转存失败,建议直接上传图片文件

因为引导类加载器是本地方法,所以打印出来是一个null.

4.双亲委派机制:

JVM类加载器是有亲子层级结构的如下图:

加载某个类的时候会先委托父加载器寻找目标类,找不到在委托上层父加载器加载,如果所有的父加载器在自己的加载路径下都找不到目标类.则在自己的类路径中查找并载入目标类.

4.1ClassLoader的loadClassloadClass源码:

 //ClassLoader的loadClass方法,里面实现了双亲委派机制
 protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
 throws ClassNotFoundException
 {
 synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
 // 检查当前类加载器是否已经加载了该类
 Class<?> c = findLoadedClass(name);
 if (c == null) {
 long t0 = System.nanoTime();
 try {
 if (parent != null) { //如果当前加载器父加载器不为空则委托父加载器加载该类
 c = parent.loadClass(name, false);
 } else { //如果当前加载器父加载器为空则委托引导类加载器加载该类
 c = findBootstrapClassOrNull(name);
 }
 } catch (ClassNotFoundException e) {
 // ClassNotFoundException thrown if class not found
 // from the non‐null parent class loader
 }

 if (c == null) {
 // If still not found, then invoke findClass in order
 // to find the class.
 long t1 = System.nanoTime();
 //都会调用URLClassLoader的findClass方法在加载器的类路径里查找并加载该类
 c = findClass(name);

 // this is the defining class loader; record the stats
 sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 ‐ t0);
 sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
 sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
 }
 }
 if (resolve) { //不会执行
 resolveClass(c);
 }
 return c;
 }
 }

4.2为什么设计双亲委派进制:

4.2.1沙箱安全机制:可以防止核心类库API被篡改.

4.2.2避免类被重复加载:当父亲加载器已经加载了该类,就没有必要子类加载器在加载.保证类加载的唯一性.

4.2.3全盘负责委托机制:"全盘负责"是指当一个ClassLoader装载一个类时,除非显示的使用另外一个ClassLoader,该类所依赖及引用的类也由这个ClassLoader载入.

5.自定义类加载器:

自定义类加载器只需要实现java.lang.ClassLoader类,该类有两个核心方法,一个是loadClass.实现了双亲委派机制.还有一个方法是findClass,默认实现是空方法.所以自定义类加载器主要重写这个方法.

5.1Demo:

public class MyClassLoader extends ClassLoader {

    //类加载路径.
    private String classPath;

    public MyClassLoader(String classPath) {
        this.classPath = classPath;
    }

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) {
        byte[] data = new byte[0];
        try {
            data = loadByte(name);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //defineClass将一个字节数组转为Class对象,这个字节数组是class文件读取后最终的字节数组.
        return defineClass(name, data, 0, data.length);
    }

    private byte[] loadByte(String name) throws Exception {
        name = name.replaceAll("\\.", "/");
        FileInputStream inputStream = new FileInputStream(classPath + "/" + name + ".class");
        int size = inputStream.available();
        byte[] data = new byte[size];
        inputStream.read(data);
        inputStream.close();
        return data;
    }
}

6打破双亲委派机制:

上面我们知道双亲委派实现的是ClassLoader的loadClass方法.所以我们可以重写这个方法来实现.

    @Override
    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            //如果不是我们指定的类路径,其余的类继续用父类加载.
            if (!name.startsWith("com.loader.test")) {
                this.getParent().loadClass(name);
            }
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                if (c == null) {
                    long t1 = System.nanoTime();
                    c = findClass(name);
                    // this is the defining class loader; record the stats
                    sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
                }
            }
            if (resolve) {
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }

这样就可以打破双亲委派机制了.

大模型盛行,只能多学点东西.

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念何架构之路