深入研究Java类加载机制
类加载是Java程序运行的第一步,研究类的加载有助于了解JVM执行过程,并指导开发者采取更有效的措施配合程序执行。
研究类加载机制的第二个目的是让程序能动态的控制类加载,比如热部署等,提高程序的灵活性和适应性。
一、简单过程
Java程序运行的场所是内存,当在命令行下执行java HelloWorld命令的时候,
JVM会将HelloWorld.class加载到内存中,并形成一个Class的对象HelloWorld.class。
其中,类加载过程如下:
(1) 寻找jre目录,寻找jvm.dll,并初始化JVM;
(2) 产生一个Bootstrap Loader(启动类加载器);
(3) Bootstrap Loader自动加载Extended Loader(标准扩展类加载器),并将其父Loader设为Bootstrap Loader;
(4) Bootstrap Loader自动加载AppClass Loader(系统类加载器),并将其父Loader设为Extended Loader;
(5) 最后由AppClass Loader加载HelloWorld类。
以上就是类加载的最一般的过程。
二、加载明细
类加载器各自搜索的目录:
Bootstrap Loader(启动类加载器):加载System.getProperty("sun.boot.class.path")所指定的路径或jar。
Extended Loader(扩展类加载器ExtClassLoader):加载System.getProperty("java.ext.dirs")所指定的路径或jar。在使用Java运行程序时,也可以指定其搜索路径,
例如:java -Djava.ext.dirs=d:\projects\testproj\classes HelloWorld
AppClass Loader(系统类加载器AppClassLoader):加载System.getProperty("java.class.path")所指定的路径或jar。在使用Java运行程序时,也可以加上-cp来覆盖原有的Classpath设置,
例如: java -cp ./lavasoft/classes HelloWorld
ExtClassLoader和AppClassLoader在JVM启动后,会在JVM中保存一份,并且在程序运行中无法改变其搜索路径。如果想在运行时从其他搜索路径加载类,就要产生新的类加载器。
三、类加载器的特点
1、运行一个程序时,总是由AppClass Loader(系统类加载器)开始加载指定的类。
2、在加载类时,每个类加载器会将加载任务上交给其父,如果其父找不到,再由自己去加载。
3、Bootstrap Loader(启动类加载器)是最顶级的类加载器了,其父加载器为null.
四、类加载器的获取
public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { HelloWorld hello = new HelloWorld(); Class c = hello.getClass(); ClassLoader loader = c.getClassLoader(); System.out.println(loader); System.out.println(loader.getParent()); System.out.println(loader.getParent().getParent()); } }
打印结果:
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@addbf1
null
从上面的结果可以看出,并没有获取到ExtClassLoader的父Loader,原因是Bootstrap Loader(启动类加载器)是用C语言实现的,找不到一个确定的返回父Loader的方式,于是就返回null。
五、类的加载
类加载有三种方式:
1、命令行启动应用时候由JVM初始化加载
2、通过Class.forName()方法动态加载
3、通过ClassLoader.loadClass()方法动态加载
三种方式区别比较大,看个例子就明白了:
public class HelloWorld { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { ClassLoader loader = HelloWorld.class.getClassLoader(); System.out.println(loader); //使用ClassLoader.loadClass()来加载类,不会执行初始化块 loader.loadClass("Test2"); //使用Class.forName()来加载类,默认会执行初始化块 //Class.forName("Test2"); //使用Class.forName()来加载类,并指定ClassLoader,初始化时不执行静态块 //Class.forName("Test2", false, loader); } }
public class Test2 { static { System.out.println("静态初始化块执行了!"); } }
分别切换加载方式,会有不同的输出结果。
有关ClassLoader还有很重要一点:
同一个ClassLoader加载的类文件,只有一个Class实例。
但是,如果同一个类文件被不同的ClassLoader载入,则会有两份不同的ClassLoader实例(前提是着两个类加载器不能用相同的父类加载器)。