Java类加载过程及ClassLoader分析

拼搏现实的明天。 2022-04-22 07:54 242阅读 0赞

# Java类加载过程分析 #

## 一、概述 ##

1.  类加载机制  
    JVM把class文件加载到内存，并对数进行校验、解析和初始化，最终形成jVM可以直接使用的java类的过程

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1.  加载  
    将class文件字节码文件内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区中的运行时数据，在堆内存中生成一个代表这个类的Java.lang.Class对象，作为方法区数据的访问入口，这个过程需要类加载器的参与  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2tpbmdfY2Fubm9uX2ZvZGRlcg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 二、过程详解 ##

1.  链接 ：将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程 。
    
     *  验证：  
        – 确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题。
     *  准备：  
        – 正式为类变量(static变量)分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配
     *  解析：  
        – 虚拟机常量池内的符号引用替换为直接引用的过程
2.  初始化

*  初始化阶段是执行类构造器()方法的过程。类构造器()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(static块)中的语句合并产生的。
 *  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、则需要先出发其父类的初始化
 *  虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

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## 三、类的主动与被动引用 ##

1.  类的主动引用（一定会发生类的初始化）
    
     *  new一个类的对象
     *  调用类的静态成员（除了final常量）和静态方法
     *  使用java.lang.reglect包的方法对类进行反射调用
     *  当虚拟机启动，先启动main方法所在的类
     *  当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先会初始化他的父类
2.  类的被动引用(不会发生类的初始化)
    
     *  当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化，比如通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化 。
     *  通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
     *  引用常量不会触发此类的初始化（常量在编译阶段就存入调用类的常量池中了）

## 四、深入类加载器 ##

1.  类加载器的作用  
    将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法 区中的运行时数据结构，在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class 对象，作为方法区类数据的访问入口。
2.  类缓存  
    标准的Java SE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载 器中，它将维持加载（缓存）一段时间。不过，JVM垃圾收集器可以回收 这些Class对象。
3.  **java.class.ClassLoader类**
    
    1.  作用
        
         *  java.lang.ClassLoader类的基本职责就是根据一个指定的类的名称， 找到或者生成其对应的字节代码，然后从这些字节代码中定义出一个 Java 类，即 java.lang.Class类的一个实例。
         *  除此之外，ClassLoader还负责加载 Java 应用所需的资源，如图像文 件和配置文件等。
    2.  相关方法
        
         *  getParent() 返回该类加载器的父类加载器。
         *  loadClass(String name) 加载名称为 name的类，返回的结果是 java.lang.Class类的实例。
         *  findClass(String name) 查找名称为 name的类，返回的结果是 java.lang.Class类的实例。
         *  findLoadedClass(String name) 查找名称为 name的已经被加载过的类，返回的结果是 java.lang.Class类的实 例。
         *  defineClass(String name, byte\[\] b, int off, int len) 把字节数组 b中的内容转换成 Java 类，返回的结果是 java.lang.Class类的实例。这个方法被声明为 final的。
         *  resolveClass(Class<?> c) 链接指定的 Java 类。
4.  **加载器的层次结构**  
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    1.  引导类加载器（bootstrap class loader）
        
         *  它用来加载 Java 的核心库(JAVA\_HOME/jre/lib/rt.jar,或sun.boot.class.path路径下的 内容)，是用原生代码来实现的，并不继承自 java.lang.ClassLoader。
         *  加载扩展类和应用程序类加载器。并指定他们的父类加载器。
    2.  扩展类加载器（extensions class loader）
        
         *  用来加载 Java 的扩展库(JAVA\_HOME/jre/ext/\*.jar，或java.ext.dirs路径下的内容) 。 Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。
         *  由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现
    3.  应用程序类加载器（application class loader）
        
         *  它根据 Java 应用的类路径（classpath， java.class.path 路径下的内容）来加载 Java 类。 一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。
         *  由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现
    4.  自定义类加载器
        
         *  开发人员可以通过继承 java.lang.ClassLoader类的方式 实现自己的类加载器，以满足一些特殊的需求。
5.  **类加载器的代理模式**
    
    1.  代理模式  
        交给其他加载器来加载指定的类
    2.  双亲委托机制
        
         *  就是某个特定的类加载器在接到加载类的请求时，首先将加载任务委 托给父类加载器，依次追溯，直到最高的爷爷辈的，如果父类加载器 可以完成类加载任务，就成功返回；只有父类加载器无法完成此加载 任务时，才自己去加载。
         *  双亲委托机制是为了保证 Java 核心库的类型安全。
         *  类加载器除了用于加载类，也是安全的最基本的屏障。
    3.  双亲委托机制是代理模式的一种
        
         *  并不是所有的类加载器都采用双亲委托机制。
         *  tomcat服务器类加载器也使用代理模式，所不同的是它是首先尝试去加载某个类，如果找不到再代理给父类加载器。 这与一般类加载器的顺序是相反的

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