1.类加载子系统

一、作用:

1.加载class文件，class文件开头具有特定的文件标识

2.只负责加载，能否运行由Execution Engine决定

3.信息存放位置在方法区

二、ClassLoader(类加载器)

1.classfile存放在本地内存上，执行时需要加载到JVM中，根据这个文件实例出n个一模一样的实例
2.classfile加载到JVM中，被称为DNA元数据模板，放在方法区
3.在.class文件->JVM->最终成为元数据模板，此过程就要一个运输工具(ClassLoader),扮演一个快递员的角色

三、类加载过程

1.执行
2.加载、链接、初始化
3.加载失败抛出异常

四、加载阶段

1.通过类的全限定名称获取类的二进制字节流
2.将这个字节流所代表的静态储存结构转换成方法区的运行时数据结构
3.在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口

五、链接阶段(验证->准备->解析)

1.验证：保证正确性(CAFEBABE)与安全性

2.验证方式：文件格式、元数据、字节码、符号引用验证
3.准备：
a.为static变量分配内存与初始默认值
b.不包含final修饰的static,因为final在编译时就分配好了默认值，准备阶段会显示初始化
c.不会为实例对象分配初始化
4.解析：
a.将常量池的符号引用转换为直接引用的过程
b.解析操作往往会随初始化之后再执行
c.符号引用就是一组符号来描述所引用的目标；直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的语柄
d.主要针对类接子方等类型

六、初始化阶段

1.类的初始化时机

2.创建类的实例

3.静态

4.反射

5.初始化一个类的子类

6.Java虚拟机启动时被标明为启动类的类

七、clinit()

1.初始化阶段就是执行类构造器方法<clinit>()的过程

2.当我们代码中包含static变量的时候，就会有clinit方法

3.<clinit>()方法中的指令按语句在源文件中出现的顺序执行

4.<clinit>()不同于类的构造器。（关联：构造器是虚拟机视角下的<init>()）

5.若该类具有父类，JVM会保证子类的<clinit>()执行前，父类的<clinit>()已经执行完毕

6.虚拟机必须保证一个类的<clinit>()方法在多线程下被同步加锁

八、类加载器的分类

概述

1.JVM严格来讲支持两种类型的类加载器。分别为引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）和自定义类加载器（User-Defined ClassLoader）

2.Java虚拟机规范将所有派生于抽象类ClassLoader的类加载器都划分为自定义类加载器

3.无论类加载器的类型如何划分，在程序中我们最常见的类加载器始终只有3个，如下所示

ExtClassLoader

AppClassLoader

public class ClassLoaderTest {
    public static void main(String[] args) {

        //获取系统类加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

        //获取其上层：扩展类加载器
        ClassLoader extClassLoader = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(extClassLoader);//sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1540e19d

        //获取其上层：获取不到引导类加载器
        ClassLoader bootstrapClassLoader = extClassLoader.getParent();
        System.out.println(bootstrapClassLoader);//null

        //对于用户自定义类来说：默认使用系统类加载器进行加载
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

        //String类使用引导类加载器进行加载的。---> Java的核心类库都是使用引导类加载器进行加载的。
        ClassLoader classLoader1 = String.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);//null


    }
}

我们尝试获取引导类加载器，获取到的值为 null ，这并不代表引导类加载器不存在，因为引导类加载器右 C/C++ 语言，我们获取不到
两次获取系统类加载器的值都相同：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2 ，这说明系统类加载器是全局唯一的

九、虚拟机自带的加载器

1.启动类加载器

启动类加载器（引导类加载器，Bootstrap ClassLoader）

a.这个类加载使用C/C++语言实现的，嵌套在JVM内部

b.它用来加载Java的核心库（JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、resources.jar或sun.boot.class.path路径下的内容），用于提供JVM自身需要的类

c.并不继承自java.lang.ClassLoader，没有父加载器

d.加载扩展类和应用程序类加载器，并作为他们的父类加载器

e.出于安全考虑，Bootstrap启动类加载器只加载包名为java、javax、sun等开头的类

2.扩展类加载器

扩展类加载器（Extension ClassLoader）

a.Java语言编写，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现

b.派生于ClassLoader类

c.父类加载器为启动类加载器

d.从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或从JDK的安装目录的jre/lib/ext子目录（扩展目录）下加载类库。如果用户创建的JAR放在此目录下，也会自动由扩展类加载器加载

3.系统类加载器

应用程序类加载器（也称为系统类加载器，AppClassLoader）

a.Java语言编写，由sun.misc.LaunchersAppClassLoader实现

b.派生于ClassLoader类

c.父类加载器为扩展类加载器

d.它负责加载环境变量classpath或系统属性java.class.path指定路径下的类库

e.该类加载是程序中默认的类加载器，一般来说，Java应用的类都是由它来完成加载

f.通过classLoader.getSystemclassLoader()方法可以获取到该类加载器

public class ClassLoaderTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("**********启动类加载器**************");
        //获取BootstrapClassLoader能够加载的api的路径
        URL[] urLs = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
        for (URL element : urLs) {
            System.out.println(element.toExternalForm());
        }
        //从上面的路径中随意选择一个类,来看看他的类加载器是什么:引导类加载器
        ClassLoader classLoader = Provider.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        System.out.println("***********扩展类加载器*************");
        String extDirs = System.getProperty("java.ext.dirs");
        for (String path : extDirs.split(";")) {
            System.out.println(path);
        }

        //从上面的路径中随意选择一个类,来看看他的类加载器是什么:扩展类加载器
        ClassLoader classLoader1 = CurveDB.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);//sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1540e19d

    }
}

十、用户自定义类加载器

1.什么时候需要自定义类加载器？

a.隔离加载类（比如说我假设现在Spring框架，和RocketMQ有包名路径完全一样的类，类名也一样，这个时候类就冲突了。不过一般的主流框架和中间件都会自定义类加载器，实现不同的框架，中间价之间是隔离的）

b.修改类加载的方式

c.扩展加载源（还可以考虑从数据库中加载类，路由器等等不同的地方）

d.防止源码泄漏（对字节码文件进行解密，自己用的时候通过自定义类加载器来对其进行解密）

2.如何自定义类加载器？

a.开发人员可以通过继承抽象类java.lang.ClassLoader类的方式，实现自己的类加载器，以满足一些特殊的需求

b.在JDK1.2之前，在自定义类加载器时，总会去继承ClassLoader类并重写loadClass()方法，从而实现自定义的类加载类，但是在JDK1.2之后已不再建议用户去覆盖loadClass()方法，而是建议把自定义的类加载逻辑写在findclass()方法中

c.在编写自定义类加载器时，如果没有太过于复杂的需求，可以直接继承URIClassLoader类，这样就可以避免自己去编写findclass()方法及其获取字节码流的方式，使自定义类加载器编写更加简洁。

public class CustomClassLoader extends ClassLoader {
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {

        try {
            byte[] result = getClassFromCustomPath(name);
            if (result == null) {
                throw new FileNotFoundException();
            } else {
                //defineClass和findClass搭配使用
                return defineClass(name, result, 0, result.length);
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        throw new ClassNotFoundException(name);
    }
	//自定义流的获取方式
    private byte[] getClassFromCustomPath(String name) {
        //从自定义路径中加载指定类:细节略
        //如果指定路径的字节码文件进行了加密，则需要在此方法中进行解密操作。
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) {
        CustomClassLoader customClassLoader = new CustomClassLoader();
        try {
            Class<?> clazz = Class.forName("One", true, customClassLoader);
            Object obj = clazz.newInstance();
            System.out.println(obj.getClass().getClassLoader());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

十一、关于ClassLoader

1.ClassLoader 类介绍

ClassLoader类，它是一个抽象类，其后所有的类加载器都继承自ClassLoader（不包括启动类加载器）

sun.misc.Launcher 它是一个java虚拟机的入口应用

2.获取ClassLoader途径

十二、双亲委派机制

1.双亲委派机制原理

Java虚拟机对class文件采用的是按需加载的方式，也就是说当需要使用该类时才会将它的class文件加载到内存生成class对象。而且加载某个类的class文件时，Java虚拟机采用的是双亲委派模式，即把请求交由父类处理，它是一种任务委派模式

a.如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行；

b.如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器；

c.如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式。

d.父类加载器一层一层往下分配任务，如果子类加载器能加载，则加载此类，如果将加载任务分配至系统类加载器也无法加载此类，则抛出异常

2.双亲委派机制优势

通过上面的例子，我们可以知道，双亲机制可以

- 避免类的重复加载
- 保护程序安全，防止核心API被随意篡改
  - 自定义类：自定义java.lang.String 没有被加载。
  - 自定义类：java.lang.ShkStart（报错：阻止创建 java.lang开头的类）

十三、沙箱安全机制

自定义String类时：在加载自定义String类的时候会率先使用引导类加载器加载，而引导类加载器在加载的过程中会先加载jdk自带的文件（rt.jar包中java.lang.String.class），报错信息说没有main方法，就是因为加载的是rt.jar包中的String类。
这样可以保证对java核心源代码的保护，这就是沙箱安全机制。

十四、其他

如何判断两个class对象是否相同？

在JVM中表示两个class对象是否为同一个类存在两个必要条件：

1. 类的完整类名必须一致，包括包名
2. 加载这个类的ClassLoader（指ClassLoader实例对象）必须相同
3. 换句话说，在JVM中，即使这两个类对象（class对象）来源同一个Class文件，被同一个虚拟机所加载，但只要加载它们的ClassLoader实例对象不同，那么这两个类对象也是不相等的

2.对类加载器的

引用

JVM必须知道一个类型是由启动加载器加载的还是由用户类加载器加载的
如果一个类型是由用户类加载器加载的，那么JVM会将这个类加载器的一个引用作为类型信息的一部分保存在方法区中
当解析一个类型到另一个类型的引用的时候，JVM需要保证这两个类型的类加载器是相同的

posted @ 2022-03-04 12:15 随遇而安== 阅读(205) 评论(0) 编辑收藏举报

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