类加载器
类加载
由.java源文件编译生成.class二进制字节码文件,当运行时,首先Java虚拟机会将本地/网络阐传输.class文件加载到内存当中,那么加载的过程就叫做类加载
类加载过程
类加载机制分为五个部分:加载,验证,准备,解析,初始化
加载
加载指的是将类的class文件读入到内存,并为之创建一个java.lang.Class对象,也就是说,当程序中使用任何类时,系统都会为之建立一个java.lang.Class对象。
类的加载由类加载器完成,类加载器通常由JVM提供,这些类加载器也是前面所有程序运行的基础,JVM提供的这些类加载器通常被称为系统类加载器。除此之外,开发者可以通过继承ClassLoader基类来创建自己的类加载器。
通过使用不同的类加载器,可以从不同来源加载类的二进制数据,通常有如下几种来源。
从本地文件系统加载class文件,这是前面绝大部分示例程序的类加载方式。
从JAR包加载class文件,这种方式也是很常见的,前面介绍JDBC编程时用到的数据库驱动类就放在JAR文件中,JVM可以从JAR文件中直接加载该class文件。
通过网络加载class文件。
把一个Java源文件动态编译,并执行加载。
类加载器通常无须等到“首次使用”该类时才加载该类,Java虚拟机规范允许系统预先加载某些类。
链接
当类被加载之后,系统为之生成一个对应的Class对象,接着将会进入连接阶段,连接阶段负责把类的二进制数据合并到JRE中。类连接又可分为如下3个阶段。
验证
验证阶段用于检验被加载的类是否有正确的内部结构,并和其他类协调一致。Java是相对C++语言是安全的语言,例如它有C++不具有的数组越界的检查。这本身就是对自身安全的一种保护。验证阶段是Java非常重要的一个阶段,它会直接的保证应用是否会被恶意入侵的一道重要的防线,越是严谨的验证机制越安全。验证的目的在于确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求,不会危害虚拟机自身安全。其主要包括四种验证,文件格式验证,元数据验证,字节码验证,符号引用验证。
四种验证做进一步说明
文件格式验证
主要验证字节流是否符合Class文件格式规范,并且能被当前的虚拟机加载处理。例如:主,次版本号是否在当前虚拟机处理的范围之内。常量池中是否有不被支持的常量类型。指向常量的中的索引值是否存在不存在的常量或不符合类型的常量。
元数据验证
对字节码描述的信息进行语义的分析,分析是否符合java的语言语法的规范。
字节码验证
最重要的验证环节,分析数据流和控制,确定语义是合法的,符合逻辑的。主要的针对元数据验证后对方法体的验证。保证类方法在运行时不会有危害出现。
符号引用验证
主要是针对符号引用转换为直接引用的时候,是会延伸到第三解析阶段,主要去确定访问类型等涉及到引用的情况,主要是要保证引用一定会被访问到,不会出现类等无法访问的问题。
准备
类准备阶段负责为类的静态变量分配内存,并设置默认初始值。
解析
将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用。说明一下:符号引用:符号引用是以一组符号来描述所引用的目标,符号可以是任何的字面形式的字面量,只要不会出现冲突能够定位到就行。布局和内存无关。直接引用:是指向目标的指针,偏移量或者能够直接定位的句柄。该引用是和内存中的布局有关的,并且一定加载进来的。
初始化
初始化是为类的静态变量赋予正确的初始值,准备阶段和初始化阶段看似有点矛盾,其实是不矛盾的,如果类中有语句:private static int a = 10,它的执行过程是这样的,首先字节码文件被加载到内存后,先进行链接的验证这一步骤,验证通过后准备阶段,给a分配内存,因为变量a是static的,所以此时a等于int类型的默认初始值0,即a=0,然后到解析(后面在说),到初始化这一步骤时,才把a的真正的值10赋给a,此时a=10。
类加载器
类加载器负责加载所有的类,其为所有被载入内存中的类生成一个java.lang.Class实例对象。一旦一个类被加载如JVM中,同一个类就不会被再次载入了。正如一个对象有一个唯一的标识一样,一个载入JVM的类也有一个唯一的标识。在Java中,一个类用其全限定类名(包括包名和类名)作为标识;但在JVM中,一个类用其全限定类名和其类加载器作为其唯一标识。例如,如果在pg的包中有一个名为Person的类,被类加载器ClassLoader的实例kl负责加载,则该Person类对应的Class对象在JVM中表示为(Person.pg.kl)。这意味着两个类加载器加载的同名类:(Person.pg.kl)和(Person.pg.kl2)是不同的、它们所加载的类也是完全不同、互不兼容的。
引导类加载器
负责加载JRE核心类库,jre包下rt.jar,charsets.jar等,C++语言编写,无法直接访问
public class ClassTest { public static void main(String[] args) { //虚拟机内置的三个类加载器 //1.根类加载器(没有父加载器) ClassLoader classLoader = Object.class.getClassLoader(); System.out.println("[跟类加载器]object类 的类加载器是:"+classLoader); } }
控制台效果
扩展类加载器ExtClassLoader
负责加载JRE扩展目录ext中的jar包
public class ClassTest { public static void main(String[] args) { //2.扩展类加载器(扩展类加载器的父加载器是跟类加载器) ClassLoader classLoader1 = DNSNameService.class.getClassLoader(); System.out.println("[扩展类加载器]DNSNameService的类加载器是:"+classLoader1); } }
控制台效果
系统类加载器AppClassLoader
负责加载classPath路径下的类包
public class ClassTest { public static void main(String[] args) { //3.系统类加载器(系统类加载器的父加载器是扩展类加载器) //自己写的类默认走系统类加载器 ClassLoader classLoader2 = ClassLoader1.class.getClassLoader(); System.out.println("[系统类加载器]ClassLoader1的类加载器为:"+classLoader2); } }
控制台效果
自定义类记载器
负责加载用户自定义下的类包
实现自定义类加载器:extends ClassLoader,重写loadClass方法进行类的加载
类加载机制
全盘负责委托机制
当进行类加载的时候,如果手动指定了ClassLoader,那么该类所依赖和引用的类也由这个类加载器进行加载
User->UserParent
指定User使用特定的类加载器,那么跟User类有依赖和引用关系的类也用这个类加载器进行加载
双亲委派机制
指先委托父类加载器寻找目标类,如果父类加载器无法进行类的加载则子类加载器自身处理
沙箱安全机制
自定义的String.class不会被加载,这样可以防止核心API库被随意篡改
public class String { public static void main(String[] args) { System.out.println("用户自定义的类"); } }
控制台效果
避免类重复加载
当附加在其加载了该类是,就没有必要子类加载器也进行加载
如何破坏双亲委派机制
1、重写ClassLoad类中的loadClass方法,指定加载哪一个类
2、手动调用系统类加载器Thread.currentThread().getContextClassLoader();
3、重写findClass
控制类加载过程
在当前启动类当中加入-verbose:class参数,启动则可以看到整个类加载的过程
public class ClassTest { public static void main(String[] args) { //虚拟机内置的三个类加载器 //1.根类加载器(没有父加载器) ClassLoader classLoader = Object.class.getClassLoader(); System.out.println("[跟类加载器]object类 的类加载器是:"+classLoader); //2.扩展类加载器(扩展类加载器的父加载器是跟类加载器) ClassLoader classLoader1 = DNSNameService.class.getClassLoader(); System.out.println("[扩展类加载器]DNSNameService的类加载器是:"+classLoader1); //3.系统类加载器(系统类加载器的父加载器是扩展类加载器) //自己写的类默认走系统类加载器 ClassLoader classLoader2 = ClassLoader1.class.getClassLoader(); System.out.println("[系统类加载器]ClassLoader1的类加载器为:"+classLoader2); } }
控制台效果
热部署
时时检测类,如果类发生更改则自动进行重新编译,编译之后重新加载该类