二、类装载子系统

类装载子系统位置

作用

1. 类加载子系统负责从文件系统或者网络中加载class文件, class文件在文件打开头有特定的文件标识
2. classLoader只负责class文件的加载,至于他是否可以运行, 则有Execution Engine 决定
3. 加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间,除了类的信息外,方法区中还会存放运行时常量池信息,可能还包含字符串字面量和数字常量(这部分常量信息是class文件中常量池部分的内存映射)

加载

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
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种数据的访问入口

链接模块

验证

1. 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,保证被加载类的正确性,不会危害虚拟机自身安全
2. 主要包括四种验证,文件格式验证, 源数据验证, 字节码验证, 符号引用验证

准备

1. 为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值,即零值
2. 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,准备阶段会显式初始化
3. 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

1. 将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程
2. 事实上,解析操作往往会伴随着JVM在执行完初始化之后在执行
3. 符号引用就是一组符号来描述所引用的目标. 符号引用的字面量形式明确定义在 Java虚拟机规范 的class文件格式中,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
4. 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 等

初始化

init(构造器初始化)
clinit(静态变量初始化)

• 初始化阶段就是执行类构造器方法 clinit() 的过程
• 此方法不虚定义, 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
• 构造器方法中指令按语句在源文件中出现的顺序执行
• clinit() 不同于类的构造器
• 若该类具有父类, JVM会保证子类的 clinit() 执行前,父类的 clinit() 已经执行完毕
• 虚拟机必须保证一个类的 clinit() 方法在多线程下被同步加锁

类加载器分类

引导类加载器 BootStrap Class Loader

1. 这个类加载使用 C/C++ 语言实现的,嵌套在JVM内部
2. 它用来加载Java的核心库(jre/lib/rt,jar, resources.jar 或 sun.boot .class.path 路径下的内容), 用于提供3. JVM自身需要的类
3. 并不继承自java.lang.ClassLoader , 没有父加载器
4. 加载扩展类和应用程序类加载器, 并指定为他们的父类加载器
5. 出于安全考虑, Bootstrap 启动类加载器只加载包名为 java , javax sun 等开头的类

扩展类加载器 Extension Class Loader

1. Java语言编写, 有sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现
2. 派生于ClassLoader类
3. 父类加载器为启动类加载器
4. 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(扩展目录)下加载类库, 如果用户创建的JAR放在此目录下,也会字段由扩展类加载器加载

应用类加载器 App Class Loader

1. Java语言编写,由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现
2. 派生于ClassLoader类
3. 父类加载器为扩展类加载器
4. 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
5. 该类加载是程序中默认的类加载器, 一般来说,java应用的类都是由他完成加载
6. 通过classLoader#getSystemClassLoader() 方法可以获取到该类加载器

获取ClassLoader的途径

1. 获取当前类的classLoader: clazz.getClassLoader()
2. 获取当前线程上下文的ClassLoader: Thread.currentThread().getContextClassLoader(0
3. 获取系统的ClassLoader: ClassLoader.getSystemClassLoader()
4. 获取调用者的ClassLoader: DriverManager.getCallerClassLoader()

双亲委派机制

工作原理

1. 如果一个类加载器收到了类加载请求,它并不会自己先去加载,而是把这个请求委托给父类的加载器去执行
2. 如果父类加载器还存在起父类加载器,则进一步向上委托,依次递归, 请求最终将到达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,就成功返回, 倘若父类加载器无法完成此加载任务,子加载器才会尝试自己去加载,这就是双亲委派模式
   

优点

1. 避免类的重复加载
2. 保护程序安全,防止核心API被随意篡改(如手写java.lang包String类)

沙箱安全机制

自定义String类, 但是在加载自定义String类的时候会率先使用引导类加载器加载, 而引导类加载器在加载的过程中会先加载JDK自带的文件,这样可以保证对Java核心源代码的保护,这就是沙箱安全机制