JVM复习（三）-- 类加载器

最新推荐文章于 2024-07-10 01:10:32 发布

大迪吃小迪

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分类专栏： JVM复习文章标签： java jvm jdk class

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类加载器

1. 类加载过程
2. class文件在内存中的内容组成
3. 类加载器的组成
4. 双亲委派机制
5. 父加载器
6. 加载范围
* 双亲委派机制理解

1. 类加载过程

类加载分四个阶段：Loading、Linking、Initializing
在这里插入图片描述

在Loading阶段，类加载器将class加载到内存中，在Linking阶段对class文件的规范进行校验，通过校验后为静态变量赋默认值，并将静态变量的符号引用替换成直接引用，到初始化阶段再给静态变量赋予初始值。Class初始化后等待使用结束GC回收。

加深静态变量赋值理解的示例：

	public class test {
		static int i = 8;
		……
	}

类test在加载时，会先给i赋默认值0，再赋初值8。

2. class文件在内存中的内容组成

分两块：
（1）加载到内存中的二进制文件
（2）指向二进制文件的class对象
在这里插入图片描述

在类中调用另一个类时，会在Matespace（java8，元数据区）中生成一个指向内存中对应目标类的二进制文件的class文件，并通过该class解析该类在内存中的二进制字节码。

3. 类加载器的组成

类加载器由Bootstrap Classloader、Extension Classloader、Application Classloader、Custom Classloader四层组成，各层等级分明，分工明确。

（1） Bootstrap Classloader（根类加载器）

这一层负责加载JDK的核心JAR文件（jdk环境目录下lib/rt.jat，sun.boot.class.path路径下的内容）。Bootstrap Classloader通过C++实现，故在java代码中，类X调用X.getClassLoader()返回null时（java无法穿透C++代码），表示类X由Bootstrap Classloader加载。

例：

	public static void main(String[] args) {
    	System.out.println(String.class.getClassLoader());
	}

打印：
在这里插入图片描述
String类由Bootstrap Classloader加载。

（2） Extension Classloader（拓展类加载器）

这一层负责加载拓展包，即jdk环境目录下的jre/lib/ext/*.jar或由参数-Djava.ext.dirs指定的目录下的内容。

（3） Application Classloader（应用类加载器）

这一层负责加载classpath指定路径下的类。

（4） Custom Classloader（自定义类加载器）

4. 双亲委派机制

在这里插入图片描述

（1）双亲委派机制

JVM对类的加载遵循按需加载原则，采用双亲委派机制轮询加载。

a. 当JVM加载一个类的时候，自底向上委派询问该类是否加载。当询问到类已经加载时，退出轮询。
b. 当询问到顶该类都未加载时，自顶向下委派进行类的查找和判定加载，成功加载到该类时退出轮询。
c. 当双亲委派轮询加载流程结束，该类都未加载时，将会抛出ClassNotFoundException异常

特征：从子到父，再从父到子。

（2）双亲委派流程
在这里插入图片描述

（3）双亲委派机制作用

双亲委派机制出于安全考虑：

a．防止重复加载同一class文件。双亲委派机制通过自底向上委派询问所请求类是否已经加载，防止重复加载。
b．确保核心class文件不被篡改。双亲委派机制分层清晰，各层分工明确，核心都由上层加载器加载，并且加载成功后，轮询机制保证其不会被重新加载。故不存在用户自定义核心模块替换原有模块引起的安全问题。

5. 父加载器

父加载器的定义并非加载器的加载器或继承父类。父子加载器的相互关系为上下层关系，相互独立。

获取类加载器父类加载器示例：

public static void main(String[] args) {
    // 自定义类由AppClassLoader加载
    System.out.println(TestClass.class.getClassLoader());
    // AppClassLoader的父加载器为ExtClassLoader
	System.out.println(TestClass.class.getClassLoader().getParent());
	// ExtClassLoader的父加载器为BoostrapClassLoader，返回为null
	System.out.println(TestClass.class.getClassLoader().getParent().getParent());
	// BoostrapClassLoader为顶层，不存在父加载器，抛异常
	System.out.println(TestClass.class.getClassLoader().getParent().getParent().getParent());
}

打印：
在这里插入图片描述

6. 加载范围

查阅Launcher源码（sun.misc.Launcher）可见

sun.boot.class.path
BoostrapClassLoader加载路径
java.ext.dirs
ExtClassLoader加载路径
java.class.path
AppClassLoader加载路径

* 双亲委派机制理解

双亲委派机制，可以想象成家里来客人的场景，各层类加载器从下到上分别为儿子、爸爸、爷爷、太爷爷，调用的类就是客人。
当家里有人敲门时，儿子前去开门，看是不是自己邀请了的客人，是就接待（返回结果）就完事了。结果发现不是自己的客人，于是向爸爸请示。爸爸发现不是自己的客人，于是向上请示爷爷。爷爷发现也不是自己的客人，于是请示太爷爷。太爷爷发现也不是自己的客人，于是翻阅好友列表（源码加载路径），如果是自己的好友就亲自邀请进门做客（加载），好生接待（返回）。结果找不到这号好友，所以交给爷爷处理。爷爷也找不到这号好友，于是交给爸爸处理。爸爸也找不到自己有这号好友，就交给儿子处理。最后，儿子查了查自己的好友列表，发现也没有这号朋友，结果报警了（ClassNotFoundException）。