《深入理解JAVA虚拟机》第七章虚拟机类加载机制

古城微笑少年丶 2022-03-19 08:44 354阅读 0赞

### 《深入理解java虚拟机 笔记》 ###

*  第七章 虚拟类加载机制
 *   *  类加载五个阶段中初始化阶段何时会触发
     *  加载阶段
     *  验证阶段
     *  准备阶段
     *  解析阶段
     *  初始化阶段
     *  类加载器的双亲委派机制
     *   *  破坏双亲委派模型

# 第七章 虚拟类加载机制 #

在了解class文件的存储格式后，虚拟机如何加载Class文件？Class文件中的信息进入虚拟机后会发生什么变化？  
  **在java语言中，类的加载、连接、初始化过程都是在程序运行期完成的，这种策略会使类加载时稍微增加一些性能开心，但是会为java应用程序提供高度的灵活性**。

## 类加载五个阶段中初始化阶段何时会触发 ##

类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期如下图所示：  
    ![在这里插入图片描述][20190216183544210.png]  
  如上图，其中类加载的过程包括了**加载、验证、准备、解析、初始化**五个阶段。在这五个阶段中，**加载、验证、准备和初始化这四个阶段发生的顺序是确定的，而解析阶段则不一定，它在某些情况下可以在初始化阶段之后开始**，这是为了支持Java语言的运行时绑定（也成为动态绑定或晚期绑定）。注意这里的几个阶段是按顺序开始，而不是按顺序进行或完成，因为这些阶段通常都是互相交叉地混合进行的，通常在一个阶段执行的过程中调用或激活另一个阶段。  
  虚拟机规范严格规定了有且只有5种情况必须对类进行“初始化”，当然初始化前的三个阶段（加载、验证、准备）就必须在此之前开始执行了。关于这5种必须初始化的场景如下：

1.  **遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时，如果类没有初始化，则需要先触发其初始化**；这4条指令对应的的常见场景分别是：使用new关键字实例化对象、读取或设置一个类的静态字段（被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）的时候，以及调用一个类的静态方法的时候。注：静态内容是跟类关联的而不是类的对象。
2.  **使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化**。使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。  
    注：反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制，这相对好理解为什么需要初始化类。
3.  **当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化**。 注：子类执行构造函数前需先执行父类构造函数。
4.  当虚拟机启动时，**用户需要指定一个要执行的主类（包含main()方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类。**  
    注：main方法是程序的执行入口
5.  **当使用JDK1.7的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF\_getStatic、REF\_putStatic、REF\_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化。则需要先触发其初始化。**  
    注：JDK1.7的一种新增的反射机制，都是对类的一种动态操作。  
    这5种场景中的行为称为对一个类的主动引用，字面意思，程序员主动引用一个类，如果这个类没有初始化，则会先触发初始化。除此之外，引用类却不会发生初始化称为被动引用，以下有3个典型例子，通过子类引用父类的静态字段、通过数组定义来引用类、直接调用类的静态常量字段。

通过子类引用父类的静态字段例子：

public class SuperClass { 
       static{ 
           System.out.println("SuperClass init！");
       }
       public static int value=123;
    }
    public class SubClass extends SuperClass{ 
       static{ 
           System.out.println("SubClass init！");
       }
    }
    public class NotInitialization { 
        public static void main(String[]args){ 
               System.out.println(SubClass.value);
               System.out.println(SubClass.class);
    // SubClass subClass = new SubClass(); //会进行初始化 
           }
    }

运行结果：对于静态字段，只有直接定义这个字段的类才会被初始化(个人理解：只有直接使用该类new一个对象才会被初始化)。因此通过其子类来引用父类中定义的静态字段，只会触发父类的初始化而不会触发子类的初始化。  
![在这里插入图片描述][20190217110001718.png]  
通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化

/** *被动使用类字段演示二： *通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化 *虚拟机会初始化一个[SuperClass的数组类，由虚拟机自动产生，通过执行newarray字节码 **/
    public class TestArrayNotInitialization { 
        public static void main(String[]args){ 
            SuperClass[]sca=new SuperClass[10];
        }
    }

直接调用类的静态常量字段(static final)

public class ConstClass { 
    	 static{ 
    	        System.out.println("ConstClass init！");
    	    }
    	    public static final String HELLOWORLD="hello world";
    }
    public class TestStaticFinalNotInitialization { 
    	public static void main(String[]args){ 
            System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD);
        }
    }

## 加载阶段 ##

**注意：加载是“类加载”过程的一个阶段**。在加载阶段，虚拟机需要完成3件事情：  
  **1）通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流**。注意，这里第1条中的二进制字节流并不只是单纯地从Class文件中获取，比如它还可以从Jar包中获取、从网络中获取（最典型的应用便是Applet）、由其他文件生成（JSP应用）等。  
  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**。本书“2.2.5方法区”章节介绍：“方法区域Java堆一样，是各线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据”。方法区中的数据存储结构格式虚拟机自行定义。  
  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**。在Java内存中实例化一个java.lang.Class类的对象(并没有明确是在java堆中，**对于HotSpot虚拟机而言，Class对象比较特殊，虽然是对象，但是存放在方法区中**)，这样便可以通过该对象访问方法区中的这些数据。  
  相对于类加载的其他阶段而言，加载阶段（准确地说，是加载阶段获取类的二进制字节流的动作）是可控性最强的阶段，因为开发人员既可以使用系统提供的类加载器来完成加载，也可以自定义自己的类加载器来完成加载。  
  类加载阶段的第一件事“通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流”，是启动类加载器完成的。类加载器虽然只用于实现类的加载动作，但它在Java程序中起到的作用却远远不限于类的加载阶段。对于任意一个类，都需要由它的类加载器和这个类本身一同确定其在就Java虚拟机中的唯一性，也就是说，即使两个类来源于同一个Class文件，只要加载它们的类加载器不同，那这两个类就必定不相等。这里的“相等”包括了代表类的Class对象的equals（）、isAssignableFrom（）、isInstance（）等方法的返回结果，也包括了使用instanceof关键字对对象所属关系的判定结果。  
  **非数组类和数据类的加载阶段有有所不同**，从以上“被动引用例子3”我们就知道，数组类的应用是不会对该类进行初始化，而是虚拟机通过字节码指令“newarray”去创建一个“\[Object”对象。“初始化阶段”是在“加载阶段”之后，但不代表该类不会被加载。接下来，看看数组类加载过程要遵循的规则：  
  1）如果数组的组件类型是引用类型（非基础类型），那就递归去加载这个组件类型（本章后续学习笔记会学习到类与类加载器的相关知识）。  
  2）如果数组组件类型不是引用类型（例如int\[\]数组），Java虚拟机将会把该数组标记为与引导类加载器关联。  
  3）数组类的可见性与他的组件类型可见性一致，如果组件类型不是引用类型，那数组的可见性将默认为public。

**加载阶段与连接阶段的部分内容（如一部分字节码文件格式验证动作）是交叉进行的，加载阶段尚未完成，连接阶段可能已经开始**，但这些在加载阶段之中进行的动作，仍然属于连接阶段的内容，这两个阶段的开始时间仍然保持着固定的先后顺序，也就是必须先加载才能验证。

## 验证阶段 ##

**验证是连接的第一步，验证阶段目的是为了确保Class文件的字节流包含的信息符合当前虚拟机的要求**，确保Java虚拟机不受恶意代码的攻击。从整体上看，验证阶段大致上会完成下面4个阶段的检查动作：  
  1、**验证字节流是否符合Class文件格式的规范，并且能被当前版本的虚拟机处理**。细节有，例如： 是否以魔数0xCAFEBABE开头； 主、次版本号是否在当前虚拟机处理范围内；常量池的常量中是否有不被支持的常量类型（检查常量tag标志）；指向常量的各种索引值中是否有指向不存在的常量或不符合类型的常量；CONSTANT\_Utf8\_info型的常量中是否有不符合UTF8编码的数据; Class文件中各个部分及文件是否有被删除的或附加的其他信息…  
2、**元数据验证，保证不存在不符合Java语言规范的元数据信息**。例如：这个类是否有父类（除了java.lang.Object之外，所有的类都应当有父类）；这个类的父类是否继承了不允许被继承的类（被final修饰的类）； 如果这个类不是抽象类，是否实现了其父类或接口之中要求实现的所有方法；类中的字段、方法是否与父类产生矛盾（例如覆盖了父类的final字段，或者出现不符合规则的方法重载，例如方法参数都一致，但返回值类型却不同等）…  
3、**字节码验证，保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的事件**。例如： 保证任意时刻操作栈的数据类型与指令代码序列都能配合工作，例如不会出现类似这样的情况：在操作栈放置了一个int类型的数据，使用时却按long类型来加载如本地变量中； 保证跳转指令不会跳转到方法体以外的字节码指令上；保证方法体中的类型转换是有效的；“字节码验证”是整个验证阶段最消耗时间的，虽然如此但也不能保证绝对安全。  
4、**符号引用验证，确保在后续的“解析”阶段能正常执行**。符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能找到对应的类； 在指定类中是否存在符合方法的字段描述符以及简单名称所描述的方法和字段； 在符号引用中的类、字段、方法的访问性（private、protected、public、default）是否可被当前类访问；如果我们代码无法通过符号验证，例如根据全限定名无法找到对应的类，会抛出noSuchClass异常。

## 准备阶段 ##

**准备阶段是正式为类变量分配内存设置类变量初始化值的阶段，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配**。这个阶段中有两个容易产生混淆的概念需要强调一下。首先，这时候进行内存分配的仅包括类变量（被static修饰的变量），而不包括实例变量，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。其次，这里所说的初始值“通常情况”下是数据类型的零值，假设一个类变量的定义为：public static int value = 123；那变量value在准备阶段过后的初始化值为0而不是123，因为这是尚未开始执行任何Java方法，而把value赋值为123的putstatic指令是程序被编译后存放在类构造器()方法之中，所以把value赋值为123的动作将在初始化阶段才会执行。以下表格列出了所有基本数据类型的零值：  
  ![在这里插入图片描述][20190217130735571.png]  
  上面提到的在“通常情况”下初始值为零值，但还是会有一些特殊情况，如下：  
public static final int value = 123；**类字段的字段属性表中存在ConstantValue属性，那在准备阶段变量value就会被初始化微ConstantValue属性所指定的值**。编译时Javac将会为vaue生成ConstantValue属性，在准备阶段虚拟机就会根据ConstantValue的设置将value赋值为123。

## 解析阶段 ##

**解析阶段是虚拟机将常量池的符号引用直接替换为直接引用的过程**，看看前一章节的常量池例子：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTI2MjQ1Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
  符号引用在Class文件中以CONSTANT\_Class\_info、CONSTANT\_Fieldref\_info、CONSTANT\_Methodref\_info等常量出现，在解析阶段所说的符号引用和直接引用有何关联？符号引用以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何形式的字面量，只要使用时能无歧义地定位到目标即可。符号引用的目标不一定加载到内存中。直接引用可以是直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接点位到目标的句柄。直接引用是和虚拟机实现的内存布局相关的。解析阶段是虚拟机将常量池的符号引用直接替换为直接引用的过程。  
  **对同一个符号引用进行多次解析请求是很常见的事情，虚拟机实现可以对第一次解析的结果进行缓存（在运行时常量池中记录直接引用，并把常量标识为已解析状态）从而避免解析动作重复进行。但对于invokedynamic指令，上面规则则不成立**。当碰到某个前面已经由invokedynamic指令触发过解析的符号引用时，并不意味着这个解析结果对其他invokedynamic指令也同样生效。因为invokedynamic指令是JDK1.7新加入的指令，目的用于动态语言支持，它所对应的引用称为“动态调用点限定符”（Dynamic Call Site Specifier），这里“动态”的含义就是必须等到程序实际运行到这条指令的时候，解析动作才能进行。相对的，其余可触发解析的指令都是“静态”的，可以在刚刚完成加载阶段，还没有执行代码时就进行解析。**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、方法句柄和调用点限定符7类符号进行引用**，下面只对前4种引用的解析过程进行介绍。

**类或接口的解析**：假设当前代码所处的类为D，如果要把一个从未解析过的符号引用N解析为 一个类或接口C的直接引用，那虚拟机完成整个解析过程需要一个3个步骤：  
  1）如果C不是一个数组类型，那虚拟机将会把代表N的全限定名传递给D的类加载器去加载这个类C。在加载过程中，由于元数据验证、字节码验证的需要，又可能触发其他相关类的加载动作，例如加载这个类的父类或实现接口。一旦这个加载过程出现了任何异常，解析过程宣布失败。  
  2）如果C是一个数组类型，并且数组的元素类型是对象，也就是N的描述符会是类似“\[Ljava/lang/Integer”的形式，那将会按照第1点的规则加载数组元素类型。如果N的描述如前面所假设的形式，需要加载的元素类型就是“Java.lang.Integer”，接着有虚拟机生成一个代表此数组维度和元素的数组对象：“\[Ljava/lang/Integer”（数组引用可回顾上文“类加载时机-被动引用演示二”）。  
  3）如果上述步骤没有出现任何异常，那么C在虚拟机中实际上已经成为一个有效的类或接口了，但在解析完成之前还要进行符号引用验证，确认D是否具备对C的访问权限。如果发现不具备访问权限，将抛出java.lang.IllegalAccessError异常。  
**字段解析**：  
  要解析一个未被解析过的字段符号引用，首先将会对字段表内class\_index项中索引的CONSTANT\_Class\_info符号引用进行解析，也就是字段所属的类或接口的符号引用。对字段进行解析时，会先在本类中查找是否包含有简单名称和字段描述符都与目标相匹配的字段，如果有，则查找结束；如果没有，则会按照继承关系从上往下递归搜索该类所实现的各个接口和它们的父接口，还没有，则按照继承关系从上往下递归搜索其父类，直至查找结束  
举个例子：

public class SuperClass { 
    	static{ 
            System.out.println("SuperClass init！");
        }
        public static int value=123;
    }
    public class TestZiduanJieXi { 
    	 public static void main(String[] args) { 
    		System.out.println(SuperClass.value);
    	}
    }

通过javap -verbose查看TestZiduanJieXi.class  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTI2MjQ1Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
  当通过第一阶段加载，最终会在内存中实例化一个Class类对象，hotSpot是在方法区中，此时方法区中的常量池如上图中，你当然一眼能看出\#22到\#27是在描述SuperClass中的value，但是没有类加载过程中的字段加载过程，虚拟机不知道怎么通过\#22符号引用最终得到所有的信息。  
**段解析的搜索顺序的例子**(参考风雨大神)：

class Super{ 
    	public static int m = 11;
    	static{ 
    		System.out.println("执行了super类静态语句块");
    	}
    } 
    class Father extends Super{ 
    	public static int m = 33;
    	static{ 
    		System.out.println("执行了父类静态语句块");
    	}
    } 
    class Child extends Father{ 
    	static{ 
    		System.out.println("执行了子类静态语句块");
    	}
    } 
    public class StaticTest{ 
    	public static void main(String[] args){ 
    		System.out.println(Child.m);
    	}
    }

运行结果：运行中子类是没有执行初始化操作的  
![在这里插入图片描述][20190217183515491.png]  
**类方法解析**：  
对类方法的解析与对字段解析的搜索步骤差不多，只是多了判断该方法所处的是类还是接口的步骤，而且对类方法的匹配搜索，是先搜索父类，再搜索接口。  
**接口方法解析**：与类方法解析步骤类似，知识接口不会有父类，因此，只递归向上搜索父接口就行了。

## 初始化阶段 ##

到初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码。在准备阶段，类变量已经被赋过一次系统要求的初始值，而在初始化阶段，则是根据程序员通过程序指定的主观计划去初始化类变量和其他资源，或者可以从另一个角度来表达：**初始化阶段是执行类构造器< clinit>()方法的过程**。  
  这里简单说明下< clinit>()方法的执行规则:

1.  **< clinit>()方法方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块中的语句合并产生的，编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序所决定的，静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量，定义在它之后的变量，在前面的静态语句中可以赋值，但是不能访问。**
2.  < clinit>()方法与实例构造器<  
    init>()方法（类的构造函数）不同，它不需要显式地调用父类构造器，**虚拟机会保证在子类的< clinit>()方法执行之前，父类的()方法已经执行完毕。因此，在虚拟机中第一个被执行的()方法的类肯定是java.lang.Object**。
3.  < clinit>()方法对于类或接口来说并不是必须的，**如果一个类中没有静态语句块，也没有对类变量的赋值操作，那么编译器可以不为这个类生成< clinit>()方法。**
4.  **接口中不能使用静态语句块，但仍然有类变量（final static）初始化的赋值操作，因此接口与类一样会生成< clinit>()方法。但是接口与类不同的是：执行接口的< clinit>()方法不需要先执行父接口的< clinit>()方法，只有当父接口中定义的变量被使用时，父接口才会被初始化。另外，接口的实现类在初始化时也一样不会执行接口的< clinit>()方法**。
5.  虚拟机会保证一个类的< clinit>()方法在多线程环境中被正确地加锁和同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只会有一个线程去执行这个类的< clinit>()方法，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行< clinit>()方法完毕。**如果在一个类的< clinit>()方法中有耗时很长的操作，那就可能造成多个线程阻塞，在实际应用中这种阻塞往往是很隐蔽的**。

class Father{ 
    	public static int a = 1;
    	static{ 
    		a = 2;
    	}
    } 
    class Child extends Father{ 
    	public static int b = a;
    } 
    public class ClinitTest{ 
    	public static void main(String[] args){ 
    		System.out.println(Child.b);
    	}
    }

执行上面的代码，会打印出2，也就是说b的值被赋为了2。我们来看得到该结果的步骤。首先在准备阶段为类变量分配内存并设置类变量初始值，这样A和B均被赋值为默认值0，而后再在调用（）方法时给他们赋予程序中指定的值。当我们调用Child.b时，触发Child的（）方法，根据规则2，在此之前，要先执行完其父类Father的（）方法，又根据规则1，在执行（）方法时，需要按static语句或static变量赋值操作等在代码中出现的顺序来执行相关的static语句，因此当触发执行Father的（）方法时，会先将a赋值为1，再执行static语句块中语句，将a赋值为2，而后再执行Child类的（）方法，这样便会将b的赋值为2.  
  如果我们颠倒一下Father类中“public static int a = 1;”语句和“static语句块”的顺序，程序执行后，则会打印出1。很明显是根据规则1，执行Father的（）方法时，根据顺序先执行了static语句块中的内容，后执行了“public static int a = 1;”语句。  
  另外，在颠倒二者的顺序之后，如果在static语句块中对a进行访问（比如将a赋给某个变量），在编译时将会报错，因为根据规则1，它只能对a进行赋值，而不能访问。

## 类加载器的双亲委派机制 ##

站在Java虚拟机的角度来讲，只存在两种不同的类加载器：

1.  启动类加载器：它使用C++实现（这里仅限于Hotspot，也就是JDK1.5之后默认的虚拟机，有很多其他的虚拟机是用Java语言实现的），是虚拟机自身的一部分。
2.  所有其他的类加载器：这些类加载器都由Java语言实现，独立于虚拟机之外，并且全部继承自抽象类java.lang.ClassLoader，这些类加载器需要由启动类加载器加载到内存中之后才能去加载其他的类。

站在Java开发人员的角度来看，类加载器可以大致划分为以下三类：站在Java开发人员的角度来看，类加载器可以大致划分为以下三类：

1.  **启动类加载器**：Bootstrap ClassLoader，跟上面相同。它负责加载存放在JDK\\jre\\lib(JDK代表JDK的安装目录，下同)下，或被-Xbootclasspath参数指定的路径中的，并且能被虚拟机识别的类库（如rt.jar，所有的java.\*开头的类均被BootstrapClassLoader加载）。启动类加载器是无法被Java程序直接引用的。
2.  **扩展类加载器**：Extension ClassLoader，该加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，它负责加载JDK\\jre\\lib\\ext目录中，或者由java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库（如javax.\*开头的类），开发者可以直接使用扩展类加载器。
3.  **应用程序类加载器**：Application ClassLoader，该类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader来实现，它负责加载用户类路径（ClassPath）所指定的类，开发者可以直接使用该类加载器，如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。  
      应用程序都是由这三种类加载器互相配合进行加载的，如果有必要，我们还可以加入自定义的类加载器。因为JVM自带的ClassLoader只是懂得从本地文件系统加载标准的java class文件，因此如果编写了自己的ClassLoader，便可以做到如下几点：  
       1）在执行非置信代码之前，自动验证数字签名。  
       2）动态地创建符合用户特定需要的定制化构建类。  
       3）从特定的场所取得java class，例如数据库中和网络中。  
      事实上当使用Applet的时候，就用到了特定的ClassLoader，因为这时需要从网络上加载java class，并且要检查相关的安全信息，应用服务器也大都使用了自定义的ClassLoader技术。下面开始介绍双亲委派机制：  
              
               ![在这里插入图片描述][20190217190445349.png]

例如上图，**这种层次关系称为类加载器的双亲委派模型，双亲委派模型是一种设计模式（代理模式）**。我们把每一层上面的类加载器叫做当前层类加载器的父加载器，当然，它们之间的父子关系并不是通过继承关系来实现的，而是使用组合关系来复用父加载器中的代码。该模型在JDK1.2期间被引入并广泛应用于之后几乎所有的Java程序中，但它并不是一个强制性的约束模型，而是Java设计者们推荐给开发者的一种类的加载器实现方式。  
  双亲委派模型的工作流程是：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把请求委托给父加载器去完成，依次向上，因此，所有的类加载请求最终都应该被传递到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器在它的搜索范围中没有找到所需的类时，即无法完成该加载，子加载器才会尝试自己去加载该类。  
  使用双亲委派模型来组织类加载器之间的关系，有一个很明显的好处，就是Java类随着它的类加载器（说白了，就是它所在的目录）一起具备了一种带有优先级的层次关系，这对于保证Java程序的稳定运作很重要。例如，类java.lang.Object类存放在JDK\\jre\\lib下的rt.jar之中，因此无论是哪个类加载器要加载此类，最终都会委派给启动类加载器进行加载，这边保证了Object类在程序中的各种类加载器中都是同一个类。

其他地方看到的介绍双亲委派机制图：![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTI2MjQ1Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

■启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：这个类加载器负责将<JAVA\_HOME>\\lib目录中的，或被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的，并且是虚拟机识别的（如rt.jar）类库加载到虚拟机内存中。  
■扩展类加载器（Extension ClassLoader）：这个加载器由sun.misc.LauncherKaTeX parse error: Expected 'EOF', got '\\lib' at position 35: …负责加载<JAVA\_HOME>\\̲l̲i̲b̲\\ext目录中的，或者被jav…AppClassLoader实现，由于这个类加载器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，所以一般也称为系统类加载器。它负责加载用户类路径（ClassPath）上所指定的类库，开发者可以直接使用这个类加载器，如果应用程序中没有自定义自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。  
■自定义类加载器（User ClassLoader）：所有自定义的类加载器必须继承ClassLoader抽象类（严格说所有类加载器都继承于它，除了Bootstrap ClassLoader，因它是由C/C++实现的）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTI2MjQ1Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
  **对于任意的一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机中的唯一性**，每一个类加载器，都拥有一个独立的类空间。只要加载类的类加载器不同的话，那么这个两个类就必定不相等（包括equals()方法，instanceof()方法）。此时，虚拟机中存在两个ClassLoaderTest，一个是由系统应用程序类加载器加载的，另一个是由我们定义的类加载器加载的。一个简单的例子说明：注意getResourceAsStream的应用：Class.getResourceAsStream(String path)：path 不以"/“开头时默认是从此类所在的包下取资源，以”/"开头则是从ClassPath根下获取，也就是bin开始。

package Chapter7;
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStream;
    public class ClassLoaderTest {  
    	public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException { 
    		ClassLoader myLoader = new ClassLoader() { 
    			@Override
    			public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException { 
    				try { 
    					String className = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";//若不加1，输出true 
    					//返回读取指定资源的输入流
    					InputStream is = getClass().getResourceAsStream(className);
    					if (is == null) return super.loadClass(name);
    					byte[] b = new byte[is.available()];
    					is.read(b);				
    					//将一个byte数组转换为Class类的实例
    					return defineClass(name, b, 0, b.length);
    				} catch (IOException e) { 
    					throw new ClassNotFoundException(name);
    				}
    			}
    		};	
    		Object object = myLoader.loadClass("Chapter7.ClassLoaderTest").newInstance();
    		System.out.println(object.getClass());
    		System.out.println(object instanceof Chapter7.ClassLoaderTest);
    	}
    }

运行结果：从第一句输出可以看出，这个对象确实是类Chapter7.ClassLoaderTest实例化的对象，但从第二句可以发现，这个对象与类Chapter7.ClassLoaderTest做所属类型检查的时候却返回了false，这是因为虚拟机存在了两个ClassLoaderTest类，一个是由系统应用程序类加载器加载的，另外一个是由我们自定义的类加载器加载的，虽然都来自同一个Class文件，但依然是两个独立的类（类的唯一性要加载它的类加载器和这个类本身确定），做对象所属类型检查时结果自然为false。  
![在这里插入图片描述][20190217194341934.png]  
  很多应用可以重写一个类加载器，例如需要加载不在ClassPath路径下的类（重写findClass方法），又或者不同插件容器需要不同加载器加载同一个类文件（重写loadClass方法）等等。只要得到类文件的二进制流（甚至可以通过ASM字节码操作框架动态生成class二进制），就可以初始化类对象，所以无论本地还是远程，都可以通过实现类加载。

### 破坏双亲委派模型 ###

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