Jarslink之基础学习

在了解jarslink之前,我先介绍一下学习jarslink源码所需要的一些基本知识。

 一:Java的类加载过程

  • 加载:类加载过程的一个阶段:通过一个类的完全限定查找此类字节码文件,并利用字节码文件创建一个Class对象
  • 验证:目的在于确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求,不会危害虚拟机自身安全。主要包括四种验证,文件格式验证,元数据验证,字节码验证,符号引用验证。
  • 准备:为类变量(即static修饰的字段变量)分配内存并且设置该类变量的初始值即0(如static int i=5;这里只将i初始化为0,至于5的值将在初始化时赋值),这里不包含用final修饰的static,因为final在编译的时候就会分配了,注意这里不会为实例变量分配初始化,类变量会分配在方法区中,而实例变量是会随着对象一起分配到Java堆中。
  • 解析:主要将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用就是一组符号来描述目标,可以是任何字面量,而直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄。有类或接口的解析,字段解析,类方法解析,接口方法解析(这里涉及到字节码变量的引用,如需更详细了解,可参考《深入Java虚拟机》)。
  • 初始化:类加载最后阶段,若该类具有超类,则对其进行初始化,执行静态初始化器和静态初始化成员变量(如前面只初始化了默认值的static变量将会在这个阶段赋值,成员变量也将被初始化)。

 

二:类加载器

  • 启动类加载器(Bootstrap),由C++实现,没有父类
  • 拓展类加载器(ExtClassLoader),由Java语言实现,父类加载器为null
  • 系统类加载器(AppClassLoader),由Java语言实现,父类加载器为ExtClassLoader
  • 自定义类加载器,父类加载器肯定为AppClassLoader

三:双亲委派机制

某个特定的类加载器在接到加载类的请求时,首先将加载任务委托交给父类加载器,父类加载器又将加载任务向上委托,直到最父类加载器,如果最父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回,如果不行就向下传递委托任务,由其子类加载器进行加载。

下面是java.lang.ClassLoader的代码(jdk 1.8)

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // First, check if the class has already been loaded
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    if (parent != null) {
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        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();
                    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;
        }
    }

我们可以从这段代码中发现loadclass主要做了以下这么几个事情

  1. 查找该类是否已经被加载
  2. 若存在父类加载器,调用父类加载器尝试加载该类
  3. 父类加载器不存在,则调用启动类加载器加载
  4. 若父类加载器不能完成加载请求时,会尝试用自身加载,即调用findclass()方法

附:类加载器加载范围

类加载器名称加载范围
启动类加载器 Bootstrap ClassLoader存放在<JAVA_ HOME>\lib目录中,并且是虚拟机识别的类库,把它加载到虚拟机内存中
扩展类加载器 Extension ClassLoader存放在<JAVA_ HOME>\lib\ext 目录中的所有类库,开发者可以直接使用;
应用程序类加载器 Application ClassLoader加载用户类路径上指定的类库,开发者可以直接使用,-般情况下这个就是程序中默认的类加载器;

那么问题来了,Java为什么需要确立一套这么个机制来加载类呢?

Java设计这么一套机制的初衷就是为了防止加载过的核心类库被篡改,从一定程度上防止了危险代码的植入。

四:自定义类加载器

当class文件不在ClassPath路径下,默认系统类加载器无法找到该class文件,在这种情况下我们需要实现一个自定义的ClassLoader来加载特定路径下的class文件生成class对象。

当一个class文件是通过网络传输并且可能会进行相应的加密操作时,需要先对class文件进行相应的解密后再加载到JVM内存中,这种情况下也需要编写自定义的ClassLoader并实现相应的逻辑。

当需要实现热部署功能时(一个class文件通过不同的类加载器产生不同class对象从而实现热部署功能),需要实现自定义ClassLoader的逻辑。

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