jvm类加载机制学习基础

2023-03-19 20:07| 来源: 网络整理| 查看: 265

一. 类加载机制概述

（1）概述　java语言的特性中有一条这样说：Java与C/C++相比更加具有动态性，它能够适应不断发展的环境，库中可以自由地添加新方法和实例变量，而对客户端没有任何影响。再有，当需要将某些代码添加到正在运行的程序中时，动态性将会是一个非常重要的特性。比如：从Internet上下载代码，然后在浏览器上运行。这样的实现技术都是需要凭借Java系统中的类加载机制。　类加载是指将Class的二进制字节流加载到虚拟机内存中的过程。　（2）类加载器：　凭借一个类的全限定名来获取一个类的二进制字节流，完成这样的工作的代码模块称之为类加载器。　（3）类缓存：　标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，并且某个类加载到内存中后将维持一段时间，JVM垃圾收集器可以回收这些Class对象。　（4）加载类的常见途径：　　a. 从本地系统直接加载　　b. 通过网络下载.class文件　　c. 从zip,jar等归档文件中加载.class文件　　d. 从数据库中提取.class文件

二.什么情况下会触发类的加载？

有且仅有五种对类的主动引用会出发类的加载

1.运行4种字节码指令时（1）new：使用new实例化对对象；（2）getstatic: 读取一个类的静态字段（不包括被final修饰、编译器已经放入常量池的静态字段不算）；（3）putstatic: 对一个静态字段进行写入值；（3）invokestatic: 调用一个类的静态方法时。 2.使用java.lang.reflect包中的方法对类进行反射调用时 3.初始化一个类时，其父类还未被初始化 4.虚拟机启动时先初始化好包含main()方法的main class 5.jdk1.7，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，这个方法对应的类还未初始化则会进行初始化。三.类加载会经历哪些阶段？

将class文件中的二进制数据读入到内存中，并将静态数据转换成方法区中的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.class对象，用来封装在方法区类的对象。类加载子系统示意图如下：

　 Class文件加载子系统结构图四. 类加载时类成员的加载顺序

java中的类由静态成员和非静态成员组成，在一个类进行加载-初始化的时候顺序是怎么样的呢？（静态变量、静态初始化块）–>（变量、初始化块）–> 构造器；如果有父类，则顺序是：父类static方法 –> 子类static方法 –> 父类构造方法- -> 子类构造方法

五. 类加载器的双亲委派模型 1.Java的类加载器结构类加载器双亲委派模型（Parents Delegation Model）

注：类加载器的树形继承结构是通过组合的方式实现，而非简单的直接继承实现。

（1）Bootstrap ClassLoader（启动类加载器）：负责将存放在JAVA_HOME\jre\lib\rt.jar下的类库加载到虚拟机内存中。启动类加载器是由c,c++实现的，不能被Java代码直接引用。查看路径:System.getProperty(“sun.boot.class.path”)

（2）Extension ClassLoader（扩展类加载器）：由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，负责加载JAVA_HOME\bin\ext*.jar目录下，或者被java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库。可以直接使用扩展类加载器。查看路径:System.getProperty("java.ext.dirs")

（3）Application ClassLoader（系统类加载SystemClassLoader/AppClassLoader，应用程序类加载器）：由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现。负责加载用户类路径（classpath）上所指定的类库。是应用程序中默认的类加载。查看路径:System.getProperty("java.class.path")

获得各层级ClassLoader实例的代码：

ClassLoader appClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();//AppClassLoader ClassLoader extClassLoader = appClassLoader.getParent();//ExtClassLoader ClassLoader systemClassLoader = extClassLoader.getParent();//SystemClassLoader //验证:打印引用如下 sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@14ae5a5 null 2.Android的类加载器结构

Android系统中的类加载器结构.

Anddroid系统的类加载器结构 PathClassLoader : 从本地文件系统加载系统类和应用层类，不能从网络加载class字节码 DexClassLoader : 从包含classes.dex文件的.jar或.apk文件中加载class字节码

3.双亲委派模型的工作过程

如果一个类加载器收到了类加载的请求，他首先不会自己去尝试加载这个类，而是把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这样工作，因此所有的类加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父类加载器反馈无法完成类加载请求时，子类加载器才会尝试自己去加载。 ClassLoader进行类加载的方法在代码中的实现：

// loadClass:先检查是否已经被加载过，若没有则调用父类加载器的loadClass()方法， // 若父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器。如果父加载器加载失败，则抛出 // ClasNotFoundExceptionyichang,再调用自己的findClass()方法加载 protected Class loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { synchronized (getClassLoadingLock(name)) { // 先检查要加载的类是否已经被加载，这里说明同一个类只会被加载一次 Class c = findLoadedClass(name); if (c == null) { try { if (parent != null) {//先判断父类加载器是否为空，不为空则用父类加载器加载 c = parent.loadClass(name, false); } else {//如果父类加载器也为空则用启动类加载器加载 c = findBootstrapClassOrNull(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { // ClassNotFoundException thrown if class not found // from the non-null parent class loader } if (c == null) { // If still not found, then invoke findClass in order // to find the class. //当父类加载器无法加载时，调用自定义的ClassLoader本身的findClass c = findClass(name); } } if (resolve) { resolveClass(c); } return c; } }

注：同一个类加载器在加载同一个类时不会重复加载，认为是同一个类；不同的类加载器加载同一个类不会认为是同一个类，会重复加载。可以从代码中看出，只要父类加载能够完成类的加载任务，类加载的工作就会是由父类加载器完成。

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