解析Java类加载的运行机制和双亲委派模型

喜欢ヅ旅行 2023-10-13 16:45 5阅读 0赞

## 类加载运行机制 ##

类加载形如把.class文件，加载到内存中，得到类对象这样的过程

> 类加载一共分为五个步骤：
> 
> 1.  加载
> 2.  验证
> 3.  准备
> 4.  解析
> 5.  初始化

#### 加载 ####

类加载的第一步是将编译好的 Java 类的字节码文件加载到 Java 虚拟机（JVM）中。类加载器会根据类的名称找到对应的字节码文件，并将其读取到内存中。

#### 验证 ####

在验证阶段，虚拟机会对加载的字节码文件进行合法性验证，**包括文件格式的验证、验证字节码的正确性和安全性等**。这一步主要用于确保 class 文件不会引起虚拟机的错误或安全问题。

#### 准备 ####

在准备阶段，虚拟机会为加载的类分配内存空间，并设置类的默认初始值。这些初始值包括零值（0、false或null）或者用户所设置的初始值。

#### 解析 ####

解析阶段是将常量池中的符号引用转换成直接引用的过程。符号引用包括类、接口、字段和方法等的引用。解析操作的主要目的是为了创建对应的直接引用，以便于后续的内存空间分配、类的初始化和方法的调用等操作。

> 在 Java 语言中，当我们在代码中引用一个类、接口、字段或方法时，实际上是通过符号引用来表示的。符号引用是一种符号化的描述方式，它并不指向具体的内存地址或偏移量，而是通过符号的形式来描述所引用的目标。

举个例子，假设有以下代码片段：

public class ClassA {
        
        public void methodA() {
        
            ClassB b = new ClassB();
            b.methodB();
        }
    }
    
    public class ClassB {
        
        public void methodB() {
        
            System.out.println("Method B is called");
        }
    }

在`ClassA`的`methodA`方法中，我们创建了一个`ClassB`的实例，并调用了它的`methodB`方法。

在解析阶段，虚拟机会进行如下的符号引用转换为直接引用的过程：

1.  虚拟机会解析`ClassA`对`ClassB`的符号引用，找到对应的类`ClassB`的描述符和其他信息。
2.  虚拟机会在内存中为`ClassB`分配空间，创建`ClassB`的实例对象。
3.  虚拟机会将`b`变量与实际的内存地址关联起来，这样可以通过`b`来访问`ClassB`对象。
4.  虚拟机会通过`b.methodB()`来调用`ClassB`的`methodB`方法，这里的`methodB`是一个直接引用。

所以，在解析阶段，虚拟机将符号引用转换为直接引用，这样就能够通过直接引用来访问和使用目标类的字段或方法。通过这种方式，虚拟机可以动态地解析和链接类之间的关系，实现类的动态绑定和调用。

#### 初识化 ####

在初始化阶段，虚拟机会执行类的初始化代码，例如静态变量的赋值和静态代码块的执行等。  
这一阶段的触发条件包括：

1.  类的实例被创建；
2.  类的静态方法被调用；
3.  类中的静态字段被赋值。

类的初始化是类加载的最后一个步骤。

## 双亲委派模型 ##

**双亲委派模型（又称为双亲委派机制）是Java类加载机制中的一种设计思想和实现方式**。  
类加载机制是Java虚拟机（JVM）加载类的过程，而双亲委派模型是指在类加载过程中，JVM通过委派的方式来从不同的类加载器去加载类。这个机制主要用于确保类的一致性、安全性和避免重复加载。

在JVM中，有三个类加载器：

*  BootStrap ClassLoader 负责加载java标志库中的类
 *  Extension ClassLoader 负责加载一些非标准的但是是Sun/Oracle 扩展的库的类
 *  Application ClassLpader 负责加载项目中自己写的类以及第三方库中的一些类

![在这里插入图片描述][0053d92100a34f7394e3f8b26ec3f0b1.png]  
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，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最 终都应该传送到最顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无 法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去完成加载。

双亲委派模型基于以下几个原则：

1.  父类加载器优先：如果一个类需要被加载，JVM首先会把这个任务委派给父类加载器来完成。
2.  双亲委派：父类加载器在接收到加载请求后，会先检查自己是否已经加载了这个类。如果已经加载，则直接返回该类的Class对象。如果没有加载，则将加载请求向上委派给父类的父类加载器，以此类推，直到顶层的启动类加载器。**只有当父类加载器不能完成加载任务时，子加载器才会尝试自己去加载**。  
    3.\*\* 缓存机制：如果一个类被某个加载器加载成功后，这个加载器会将加载结果缓存起来，下次再加载同样的类时直接返回缓存的结果\*\*。

通过双亲委派模型，可以有效地避免类的重复加载和类的不一致性问题。

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