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JVM——ClassLoader

2018/03/08

Java代码会经过编译器编译成class文件(字节码文件)，再把class文件装载的JVM中，映射到内存的各个区域，那么我们的应用程序就可以在内存中运行了。

一 类装载流程

1 加载Loading

  1. 通过class路径读取到二进制流。
  2. 解析二进制流，将其内部的元数据（类型，变量等)载入到方法区；
  3. 在Java Heap中生成对应的java.lang.Class对象。

2 连接Linking过程：验证，准备，解析

1 验证Varification

  1. 验证class文件的合法性。确保JVM的要求。
  2. 四类验证：文件格式，元数据，字节码，符号引用验证。

2 准备Preparation

  1. 为类变量(static变量)分配内存，并设置初始值0；分配到方法区Method Area。
  2. 不包括final static变量，final变量在编译时就会分配内存了。
  3. 实例变量随对象一起分配到Java Heap中。

3 解析Resolution

  1. 将符号引用替换为直接引用。
  2. 如某个类 继承java.lang.object这个符号，直接引用就是直接找到java.lang.object所在的内存地址，建立直接引用关系。
  3. 符号引用：一组符号来描述目标，可以是任意字面量。
  4. 直接引用：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。
  5. 包括类和接口的解析，字段解析，类方法解析，接口方法解析。

3 初始化Initialization

  1. 包括 类构造方法，static变量赋值语句，static{}语句块。
  2. 必先初始化 父类。

二 类加载器

  1. ClassLoader是一个抽象类。其具体实例负责把Class文件读取到JVM中。
  2. 还可以定制以满足不同Class流的加载方式，从网络加载，或文件加载。
  3. 按需加载，双亲委派模式。

1 启动BootStrap类加载器

  1. load JVM自身需要的类，这个类加载 使用C++实现。
  2. 出于安全考虑，只加载java, javax, sun等开头的类。
  3. 没有父类加载器。

2 扩展Extension类加载

  1. 是指sun.misc.Launcher$ExtClassLoader类，由java语言实现。
  2. 是Launcher的静态内部类。负责加载/lib/ext目录下或由系统变量-Djava.ext.dir指定位路径中的类库。
  3. 父类为null。
  4. 使用
//ExtClassLoader类中获取路径的代码
private static File[] getExtDirs() {
     //加载<JAVA_HOME>/lib/ext目录中的类库
     String s = System.getProperty("java.ext.dirs");
     File[] dirs;
     if (s != null) {
         StringTokenizer st =
             new StringTokenizer(s, File.pathSeparator);
         int count = st.countTokens();
         dirs = new File[count];
         for (int i = 0; i < count; i++) {
             dirs[i] = new File(st.nextToken());
         }
     } else {
         dirs = new File[0];
     }
     return dirs;
 }

3 系统System类加载器 (应用程序加载器)

  1. sun.misc.Launcher$AppClassLoader。
  2. 负责加载类路径java -classpath 或 -D java.class.path指定路径下的类库。
  3. 开发者可通过ClassLoader#getSystemClassLoader()方法获取到该类加载器。
  4. 父类加载器为ExtClassLoader。

4 CustomClassLoader

  1. 父类加载器为AppClassLoader。 delegate

5 ClassLoader的重要方法

  1. public ClassL<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException
  2. protected final Class<?> defineClass(byte[] b, int len)
  3. protected final Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException
  4. protected final Class<?> findLoadedClass(String name)查找已经加载的类。

method

三 双亲委派模型

1 工作原理

  1. 一个类加载器收到类加载请求，先把这个请求委托给父类的加载器去执行。
  2. 父类还存在父类加载器就向上委托，依次递归，最终到达顶层的启动类加载器。
  3. 父类完成类加载任务后，就成功返回，如父类无法按成加载任务，子类加载器才会自己去加载。

classLoader

2 优势

  1. java类因类加载器的层级关系，从而避免了重复加载。
  2. 考虑安全因素，java核心API定义中定义类型不会被随意替换，父类加载失败，子类自行加载核心API包时，需访问权限，或报安全异常。

四 类与类加载器

  1. 查看类加载器所加载的类
    • ClassLoader有一个private字段classes，它是一个Vector，包含了这个类加载 器已经加载了的类的Class对象(之所以设置它是为了防止它们被gc)。
     Field f = ClassLoader.class.getDeclaredField("classes");
 f.setAccessible(true);
 f.get(某个类加载器);
 如 Vector classed = (Vector)f.get(ClassLoader.getSystemClassLoader());
    • 添加jvm参数 -XX:+TraceClassLoading

参考文章 深入理解Java类加载器(ClassLoader)

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