JVM

ClassLoader加载器

2018-05-03  本文已影响0人  哓晓的故事

Java类的加载机制

Java是面向对象的程式，通过Class来提供服务，Class是二进制字节码(byte code)需要通过类加载器加载后方可以使用。
类的加载是将.class文件的二进制数据读入到内存，放入Method Area内，将实例化的Class信息存储在Heap中。并向开发人员访问Method Area数据结构的接口
JVM规范允许类加载器做pre load，在pre load的时候发.class缺失并不会报错，只有在首次使用类的时候才报告错误。
判断两个类是否相当，首先要类相等，其次是类加载器要相等

任何一个Java类，都是通过某个ClassLoader加载的。通过这个ClassLoader加载的类的实例，会保存这个类对象的引用，也就是MyClass.class这种。而类对象，会保留这个ClassLoader的引用。反过来，在ClassLoader中，也会保持对这个类对象的引用。
ClassLoader和类对象之间是双向引用

JAVA开发人员眼中的JDK类加载器分类

  1. BootStrap ClassLoader 负责加载jre/lib 下的基础类库，类似rt.jar，使用C/C++编写，不可被Java程式引用
  2. Extension ClassLoader 负责加载jre/lib/ext目录下的所有类库，所有的Application ClassLoader都是继承此加载器
  3. Application ClassLoader 负责加载$ClassPath目录下所指定的类

类加载方式

类加载方式.png
  1. new Class() 隐式加载
    • 会自动加载静态方法块，带参构造器
    • 并且实例化(将装载和初始化合并成一个)
  2. Class.forName() 显示加载
    • 会解析类，并执行类中的静态方法块【初始化】（也可以选择不加载静态方法块），无参构造器
    • 返回一个给定类或者接口的一个 Class 对象，如果没有给定 classloader， 那么会使用根类加载器。如果 initalize 这个参数传了 true，那么给定的类如果之前没有被初始化过，那么会被初始化
    • http://www.runoob.com/w3cnote/java-class-forname.html
  3. ClassLoader.loadClass()
    • 不会自动加载静态方法块，采用parent delegate装载
    • Spring框架中的IOC的实现就是使用的ClassLoader，减少初始化造成的性能损耗（只是先加载类到虚拟机），绝大多数对象，在未使用前，都可以不先初始化，原语spring的lazy
    • spring 为什么使用 classloader

分析加载源码原理

JDK类加载机制

类的生命周期

加载(load)-->验证(validate)-->准备(prepare)-->解析(parse)-->初始化(init)-->使用(using)-->卸载(unloading)

类的生命周期.png

JDK双亲委派模式

双亲委派模型的工作过程是：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，而是把这个请求委派父类加载器去完成。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请求（他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加载

按照双亲委派机制加载类，每当需要加载一个新的类时，当前的类加载器会先委托其父加载器，查询有没有加载该类。如果父类加载器已近加载该类，那么直接返回加载的class对象，如果没有那么继续向上寻找父类加载器，如果在祖宗类加载器Bootstrap都没有加载该类，那么需要当前的类加载器自己加载，如果当前的类加载器也不能加载则会跑出ClassNotFoundException异常 (PS:类加载器没有向下寻找，没有getChild只有getParent)。

Thread.currentThread().getContextClassLoader()指出当前的类加载器是AppClassLoader，需要加载MyClassLoader.class先在父类加载器（ExtClassLoader）中寻找，没有再向祖宗类加载中寻找（Bootstrap ClassLoader），还没有找到那么AppClassLoader自己去加载。

意义：

如何破坏双亲委任模型？

第一次：在双亲委派模型出现之前—–即JDK1.2发布之前。
第二次：是这个模型自身的缺陷导致的。线程上下文类加载器（Thread Context ClassLoader）如果创建线程时还未设置，它将会从父线程中继承一个，如果在应用程序的全局范围内都没有设置过多的话，那这个类加载器默认即使应用程序类加载器。
第三次：为了实现热插拔，热部署，模块化，意思是添加一个功能或减去一个功能不用重启，只需要把这模块连同类加载器一起换掉就实现了代码的热替换。

tomcat自定义类加载器

tomcat是一个web容器，一个进程可以同时启动多个app线程
多个app之间的Class隔离，同时部分Class需要共享
tomcat 自定义了5个classLoader:

  1. CommonClassLoaderextends ApplicationClassLoader
    公用，catalina和shared共享
  2. CatalinaClassLoder extends CommonClassLoader
    web容器私有
  3. SharedClassLoader extends CommonClassLoader
    webapp之间共享
  4. WebAppClassLoader extends SharedClassLoader(通过配置是否绕过双亲委派)
    webapp私有
    内部重写了loadClass和findClass方法，实现了绕过“双亲委派”直接加载web应用内部的资源
    Context.xml文件中加上<Loader delegate = "true">开启正统的“双亲委派”加载机制
  5. JasperClassLoader extends WebAppClassLoader
    webapp私有

自定义类加载器

自定义类加载器，可以对字节码加密，防止反编译

GroovyClassLoader

            null                      // 即Bootstrap ClassLoader  
             ↑  
sun.misc.Launcher.ExtClassLoader      // 即Extension ClassLoader  
             ↑  
sun.misc.Launcher.AppClassLoader      // 即System ClassLoader  
             ↑  
org.codehaus.groovy.tools.RootLoader  // 以下为User Custom ClassLoader  
             ↑  
groovy.lang.GroovyClassLoader  
             ↑  
groovy.lang.GroovyClassLoader.InnerLoader

groovy.lang.GroovyClassLoader 当一个脚本里定义了C这个类之后，另外一个脚本再定义一个C类的话，GroovyClassLoader就无法加载了，会将加载的类放置在方法区里
groovy.lang.GroovyClassLoader.InnerLoader 每次编译groovy源代码的时候，都会新建一个InnerLoader的实例，由于编译完源代码之后，已经没有对它的外部引用，除了它加载的类，所以只要它加载的类没有被引用之后，它以及它加载的类就都可以被GC了

结束生命周期

  1. System.exit()
  2. main()正常执行完成
  3. 程序执行过程中出现Exception异常或者Error错误
  4. 操作系统错误导致JVM终止

编译器

解释器

前端编译器（javac）

（*.java -> *.class(byte code)）关注程序编码

JIT编译器

（HotSpot自带的JIT（server[开启C2]和client[开启C1]）将*.class(byte code)转化为 机器码）关注程序运行

AOT编译器(GCJ)

（*.java -> 机器码）

Java代码在执行时一旦被编译器编译为机器码，下一次执行的时候就会直接执行编译后的代码. 编译后的代码被缓存在 method area 中。除了jit编译的代码之外，java所使用的本地方法代码（JNI）也会存在codeCache(method area)中。

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