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JAVA类加载机制-学习笔记

2018-07-02  本文已影响25人  HardWJJ

类装载器

装载步骤

1、装载：查找和导入Class文件
2、链接：其中解析步骤是可以选择的
（a）检查：检查载入的class文件数据的正确性
（b）准备：给类的静态变量分配存储空间
（c）解析：将符号引用转成直接引用
3、初始化：对静态变量，静态代码块执行初始化工作

全盘负责委托机制

JAVA类的装载

1、隐式装载：程序在运行过程中当碰到通过new 等方式生成对象时，隐式调用类装载器加载对应的类到jvm中。
2、显式装载， 通过class.forname()等方法，显式加载需要的类。

类装载器

类加载器之间的工作协调

类装载器有载入类的需求时，会先请示其Parent使用其搜索路径帮忙载入，如果Parent 找不到,那么才由自己依照自己的搜索路径搜索类

image02.png 
Public class Test{
    Public static void main(String[] arg){
        ClassLoader c  = Test.class.getClassLoader();  //获取Test类的类加载器
        System.out.println(c); 
        ClassLoader c1 = c.getParent();  //获取c这个类加载器的父类加载器
        System.out.println(c1);
        ClassLoader c2 = c1.getParent();//获取c1这个类加载器的父类加载器
        System.out.println(c2);
  }
}

运行结果：

。。。AppClassLoader。。。

。。。ExtClassLoader。。。

Null

运行时产生的三个类加载器

Java类的链接

类必须被成功装载后,将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程，链接的过程：检测、准备、解析

Java类的初始化

类的初始化也是延迟的，直到类第一次被使用，JVM 才会初始化类。初始化的过程的主要操作：执行静态代码块和初始化静态域。在一个类被初始化之前，它的直接父类也需要被初始化。但一个接口的初始化，不会引起其父接口的初始化。在初始化的时候，会按照源代码中从上到下的顺序依次执行静态代码块和初始化静态域。

创建一个Java类的实例。如

MyClass obj = new MyClass()

调用一个Java类中的静态方法。如

MyClass.sayHello()

给Java类或接口中声明的静态域赋值。如

MyClass.value = 10

访问Java类或接口中声明的静态域，并且该域不是常值变量。如

int value = MyClass.value

在顶层Java类中执行assert语句。

通过Java反射API

双亲委派模型

工作过程是：如果一个类加载器收到类加载的请求，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完成。每个类加载器都是如此，只有当父加载器在自己的搜索范围内找不到指定的类时，子加载器才会尝试自己去加载。

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自定义类加载器

loadClass：
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        return loadClass(name, false);
}

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // First, check if the class has already been loaded
        Class c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    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.
                long t1 = System.nanoTime();
                c = findClass(name);
 
                // this is the defining class loader; record the stats
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

1、首先，检查一下指定名称的类是否已经加载过，如果加载过了，就不需要再加载，直接返回。
2、如果此类没有加载过，那么，再判断一下是否有父加载器；如果有父加载器，则由父加载器加载（即调用parent.loadClass(name, false);）.或者是调用bootstrap类加载器来加载。
3、如果父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类，那么调用当前类加载器的findClass方法来完成类加载。

findClass：
findClass的默认实现
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        throw new ClassNotFoundException(name);
}
defineClass：
protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)
        throws ClassFormatError  {
        return defineClass(name, b, off, len, null);
}

函数调用过程

如图


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Java双亲委派模型及破坏

由于双亲委派模型是在JDK1.2之后才被引入的，而类加载器和抽象类则是JDK1.0时候就已经存在，面对已经存在的用户自定义类加载器的实现代码，为了向前兼容，JDK1.2之后的ClassLoader添加了一个新的方法findClass()，已不再提倡用户再去覆盖loadClass()方法，应当把自己的类加载逻辑写到findClass()方法中，在loadClass()方法的逻辑里，如果父类加载器加载失败，则会调用自己的findClass()方法来完成加载，这样就可以保证新写出来的类加载器是符合双亲委派模型的。

双亲委派模型很好地解决了各个类加载器的基础类统一问题。但如果基础类又要调用用户的代码，如JNDI服务，它的代码由启动类加载器去加载(在JDK1.3时放进rt.jar)，但JNDI的目的就是对资源进行集中管理和查找，它需要调用独立厂商实现部部署在应用程序的classpath下的JNDI接口提供者(SPI, Service Provider Interface)的代码，但启动类加载器并不认识这些代码。 为了解决这个困境，Java设计团队引入了线程上下文件类加载器，该类加载器通过Thread类的setContextClassLoader()方法进行设置，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，那么这个类加载器默认就是应用程序类加载器。有了线程上下文类加载器，JNDI服务使用这个线程上下文类加载器去加载所需要的SPI代码，也就是父类加载器请求子类加载器去完成类加载动作，也就已经违背了双亲委派模型。Java中所有涉及SPI的加载动作基本上都采用这种方式，例如JNDI,JDBC,JCE,JAXB和JBI等。

在OSGi环境下，类加载器不再是双亲委派模型中的树状结构，而是进一步发展为网状结构。

参考资料

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