深入JVM内核原理-3.JVM的类加载

2019-07-23 本文已影响0人笨鸡

1.类加载概要

类加载概要.png

2.class加载验证流程

加载
- 加载类的第一个阶段
- 取得类的二进制流
- 转为方法区数据结构
- 在Java堆中生成对应的java.lang.Class对象
链接
- 验证
  - 目的：保证Class流的格式是正确的
    - 文件格式的验证
      - 是否以0xCAFEBABE开头
      - 版本号是否合理
    - 元数据验证
      - 是否有父类
      - 继承了final类？
      - 非抽象类实现了所有的抽象方法
    - 字节码验证（很复杂）
      - 运行检查
      - 栈数据类型和操作码数据参数吻合
      - 跳转指令指定到合理的位置
    - 符号引用验证
      - 常量池中描述类是否存在
      - 访问的方法或字段是否存在且有足够的权限
- 准备
  - 分配内存，并为类设置初始值（方法区中）
    - public static int v = 1;
    - 在准备阶段中，v会被设置为0；
    - 在初始化的<clinit>中才会被设置为1；
    - 对于static final 类型，在准备阶段就会被附上正确的值;
    - public static final int v = 1;
- 解析

类加载-解析.png

初始化

执行类构造器<clinit>
- static变量赋值语句
- static{} 语句
子类的<clinit>调用前保证父类的<clinit>被调用
<clinit>是线程安全的

初始化顺序

类加载初始化顺序1.png

package classloader;

public class InitTest {

    // 静态变量
    public static String staticField = "静态变量";

    // 变量
    public String field = "变量";

    // 静态初始化块
    static {
        System.out.println(staticField);
        System.out.println("静态初始化块");
    }

    // 初始化块
    {
        System.out.println(field);
        System.out.println("初始化块");
    }

    // 构造器
    public InitTest() {
        System.out.println("构造器");
    }

    public static void main(String[] args) {
        new InitTest();
    }

}

输出结果：
静态变量
静态初始化块
变量
初始化块
构造器

类加载初始化顺序2.png

package classloader;

class Parent {
    // 静态变量
    public static String p_StaticField = "父类--静态变量";
    protected int i = 1;
    protected int j = 8;
    // 变量
    public String p_Field = "父类--变量";

    // 静态初始化块
    static {
        System.out.println(p_StaticField);
        System.out.println("父类--静态初始化块");
    }

    // 初始化块
    {
        System.out.println(p_Field);
        System.out.println("父类--初始化块");
    }

    // 构造器
    public Parent() {
        System.out.println("父类--构造器");
        System.out.println("i=" + i + ", j=" + j);
        j = 9;
    }
}

public class SubClass extends Parent {

    // 静态变量
    public static String s_StaticField = "子类--静态变量";

    // 变量
    public String s_Field = "子类--变量";

    // 静态初始化块
    static {
        System.out.println(s_StaticField);
        System.out.println("子类--静态初始化块");
    }
    // 初始化块
    {
        System.out.println(s_Field);
        System.out.println("子类--初始化块");
    }

    // 构造器
    public SubClass() {
        System.out.println("子类--构造器");
        System.out.println("i=" + i + ",j=" + j);
    }

    // 程序入口
    public static void main(String[] args) {
        new SubClass();
    }
}

输出结果：
父类--静态变量
父类--静态初始化块
子类--静态变量
子类--静态初始化块
父类--变量
父类--初始化块
父类--构造器
i=1, j=8
子类--变量
子类--初始化块
子类--构造器
i=1,j=9

3.什么是类加载器ClassLoader

ClassLoader是一个抽象类
ClassLoader的实例将读入Java字节码将类加载到JVM中
ClassLoader可以定制，满足不同的字节码流获取方式
ClassLoader负责类加载过程中的加载阶段

3.JDK中ClassLoader默认设计模式

ClassLoader的重要方法
- public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException
  - 载入并返回一个Class
- protected final Class<?> defineClass(byte[] b, int off, int len)
  - 定义一个类，不公开调用
- protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException
  - loadClass回调该方法，自定义ClassLoader的推荐做法
- protected final Class<?> findLoadedClass(String name)
  - 寻找已经加载的类
分类
- BootStrap ClassLoader（启动ClassLoader）
- Extension ClassLoader（扩展ClassLoader）
- App ClassLoader（应用ClassLoader/系统ClassLoader）
- Custom ClassLoader（自定义ClassLoader）
- 每个ClassLoader都有一个Parent作为父亲
协同工作

协同工作.png
loadClass.png
类加载例子.png

直接运行以上代码：
- I am in apploader
加上参数 -Xbootclasspath/a: D:<path>
- I am in bootloader
- 此时AppLoader中不会加载HelloLoader
  - I am in apploader在classpath中却没有加载
  - 说明类加载是从上往下的