类加载器 && 双亲委派机制

类加载结构

 整体作用：

  1.类加载器子系统负责从文件系统或者网络中加载Class文件，class文件在文件开头有特定的文件标识。

  2.ClassLoader只负责class文件的加载，执行则由Execution Engine决定

  3.加载的类信息存放在方法区的内存空间，除了类信息外，方法区还会存放运行时常量池的信息，可能还包括字符串字面量和数字常量

 

类加载过程

 

类加载流程图

 

类加载过程一：Loading

 1.通过一个类的全限定名获取定义此类的二进制字节流

 2.将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构。

 3.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个数据的访问入口。

 

类加载过程二：Linking

 1.验证（Verify）

  目的在于确保Class文件中的字节流包含信息符合房前虚拟机的要求，保证被加载类的正确性 ，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【CA FE BA BE】、符号引用验证。

 
 2.准备（Prepare）

  为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值【零值】。

 准备阶段不包含引用了final修饰的static。由于final在编译时便分配了，准备阶段会显示初始化。

 准备阶段不会为实例变量分配初始化。因为类变量会被分配在方法区中，而实例变量是随着对象一起分配到Java堆中的。

 
 3.解析（Resovle）

  将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程。、

​ 解析操作往往伴随着JVM执行初始化后才执行

  解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等、对应常量池中的CONSTANT_Class_info、CONSTANT_Fledref_info、CONTSTANT_Methodref_info等。

​ 符号引用：一组符号来描述所引用的目标。

​ 直接引用：直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接到目标的句柄。

 

类加载过程三：Initialization

 初始化阶段：执行类构造器<clinti>()的过程

  该方法是javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来。

  该构造方法指令按语句在源文件中出现的顺序执行。

 虚拟机必须保证一个类()方法在多线程下被同步加锁。

 

类加载器分类

 JVM支持两种类型的类加载器

  引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）

  自定义类加载器（User-Defined ClassLoader）

JVM将所有派生于抽象类ClassLoader的类加载器都划分为自定义类加载器

 

类加载器关系图

 

引导类加载器

 又叫 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）

​

 引导类是由C/C++实现，嵌套在JVM内部

​

 作用：

  加载Java的核心库(Java_HOME/jre/lib/rt.jar、resource.jar或sun.boot.class.path路径的内容)，提供JVM自身需要的类。

​

  处于安全考虑，Bootstrap启动类加载器只加载包为java、javax、sun等开头的类。

 

扩展类加载器

 Extension ClassLoader

​

 由Java语言编写，由sun.misc,Launcher$ExtClassLoader实现

​

 派生于ClassLoader类，父类加载器为 启动类加载器

 从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或从JDK的安装目录的jre/lib/ext子目录下加载类。如果用户创建的JAR放在此目录下，也会自动拓展类加载器加载。

 

系统类加载器

 AppClassLoader

​

 java语言编写，由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 实现

 派生于 ClassLoader 类，父类加载器为 启动类加载器

 它负责加载环境变量classpath或系统属性 java.class.path 指定路径下的类库

 该类加载器是程序中的默认类加载器。通常，Java应用的类都是由它来加载。

 通过 ClassLoader#getSystemClassLoader() 可以获取到该类加载器。

​

用户自定义类加载器

 通常，类的加载器都有引导、扩展、系统类加载器相互配合执行。有需要时，可以自定义加载器来定制类的加载方式。

 什么时候可以自定义加载器？

  隔离加载类

  修改类加载的方式

  扩展类加载的方式

 防止源码泄露

 实现步骤：

  通过继承抽象类java.lang.ClassLoader类，实现自己的类加载器来满足特定的需求。

​
​ 在编写自定义类加载器时，若不复杂的需求，可以直接继承URLClassLoader类，便可避免编写findClass()和获取字节码流的方式。使编写更加简洁。

 

​ JDK1.2之前，在自定义类加载器时，需要继承ClassLoader类并重写laodClass()

​ JDK1.2之后，不在建议去覆盖loadClass()，而是把自定义的类加载逻辑写在findClass()中

​
 

双亲委派机制

 Java虚拟机对class文件采用的是按需加载的方式，即需要该类时，才将它的class文件加载到内存生成class对象。

 加载某个类的class文件时，JVM采用双亲委派模式，即将请求交给父类处理。它是一种任务委派模式。

 

工作原理

 1.如果一个类加载器接收到类加载请求，它并不会马上自己加载，而是将这个请求委托给父类的加载器执行。

 2.如果父类加载器存在自身的父类加载器，则进一步向上委托，不断递归，直至请求交由顶层的启动类加载器

 3.如果父类加载器可以完成类加载任务，便成功返回。父类无法完成该加载任务时，再向子类加载器去尝试加载。

优势

 避免类的重复加载

 保护程序安全，防止核心API被随意篡改。

  eg：自定义类 java.lang.String 将不会影响java中String的正确使用。

 

沙箱安全机制

 保证java核心源代码的保护。

 eg：

  当你自定义String类时，想启动该main()。

  但在加载自定义String类时，会率先使用引导类加载器加载，即rt.jar包中的String.class，会报错：没有main方法。

  这样便保证了java核心类的保护。

 

其他的小问题

 1.JVM中判断两个class对象是否为同一对象的条件？

  - 类的完整类名必须一致。（包名.类名）

  - 加载这个类的CLassLoader实例对象必须相同

即便 两个Class对象来源于用一Class文件，被同一虚拟机所加载。但只要加载它们的ClassLoader实例对象不同，那么这两个class对象也是不相等的。

 

​ 2.类的主动使用和被动使用

 主动使用和被动使用的区别：

  在类加载时，主动使用会被初始化。而被动使用不会。

 

 什么时候为主动使用？

​ 1.创建类的实例

 2.访问某个类或接口的静态变量、或对该静态变量赋值。

 3.调用类的静态方法

 4.反射

 5.初始化一个类的子类

 6.JVM启动时被标名为启动类的类

 7.动态语言支持

 

 什么时候为被动使用？

  除了主动使用的7种情况之外，都属于被动使用。