2017年9月16日 类加载器

原文出处：http://blog.csdn.net/gjanyanlig/article/details/6818655/

1.类的加载过程  

JVM将类加载过程分为三个步骤：装载（Load），链接（Link）和初始化(Initialize)链接又分为三个步骤，如下图所示：

1) 装载：查找并加载类的二进制数据；

2)链接：

验证：确保被加载类的正确性；

准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值；

解析：把类中的符号引用转换为直接引用；

3)初始化：为类的静态变量赋予正确的初始值；

          那为什么我要有验证这一步骤呢？首先如果由编译器生成的class文件，它肯定是符合JVM字节码格式的，但是万一有高手自己写一个class文件，让JVM加载并运行，用于恶意用途，就不妙了，因此这个class文件要先过验证这一关，不符合的话不会让它继续执行的，也是为了安全考虑吧。

        准备阶段和初始化阶段看似有点牟盾，其实是不牟盾的，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。

 

2. 类的初始化

    类什么时候才被初始化：

1）创建类的实例，也就是new一个对象

2）访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值

3）调用类的静态方法

4）反射（Class.forName("com.lyj.load")）

5）初始化一个类的子类（会首先初始化子类的父类）

6）JVM启动时标明的启动类，即文件名和类名相同的那个类

         只有这6中情况才会导致类的类的初始化。

     类的初始化步骤：

        1）如果这个类还没有被加载和链接，那先进行加载和链接

        2）假如这个类存在直接父类，并且这个类还没有被初始化（注意：在一个类加载器中，类只能初始化一次），那就初始化直接的父类（不适用于接口）

         3)加入类中存在初始化语句（如static变量和static块），那就依次执行这些初始化语句。

 

3.类的加载

       类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在堆区创建一个这个类的java.lang.Class对象，用来封装类在方法区类的对象。看下面2图

         类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象
        Class对象封装了类在方法区内的数据结构，并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口

加载类的方式有以下几种：

 1）从本地系统直接加载

2）通过网络下载.class文件

3）从zip，jar等归档文件中加载.class文件

4）从专有数据库中提取.class文件

5）将Java源文件动态编译为.class文件（服务器）

 

4.加载器

来自http://blog.csdn.net/cutesource/article/details/5904501

 

JVM的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的，类的层次关系和加载顺序可以由下图来描述：

1）Bootstrap ClassLoader

负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class，由C++实现，不是ClassLoader子类

2）Extension ClassLoader

负责加载java平台中扩展功能的一些jar包，包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包

3）App ClassLoader

负责记载classpath中指定的jar包及目录中class

4）Custom ClassLoader

属于应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader，如tomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现ClassLoader

加载过程中会先检查类是否被已加载，检查顺序是自底向上，从Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐层检查，只要某个classloader已加载就视为已加载此类，保证此类只所有ClassLoader加载一次。而加载的顺序是自顶向下，也就是由上层来逐层尝试加载此类。

 

 

了解类加载器及类的加载机制?
1)Bootstrap ClassLoader (启动类加载器)
2)ExtClassLoader(扩展类加载器)       父类为Bootstrap ClassLoader    C语言写的
3)AppClassLoader(应用类加载器)      父类为ExtClassLoader
4)自定义类加载器(场景,及实现)

例如 class TeduClassLoader extends ClassLoader{}

class Point {// Point.class(字节码文件)
    private int x;
    private int y;
}

public class ReflectDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 获得类的加载器(扩展知识点):负责将类读到内存
        java.lang.ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        System.out.println(loader);   //sun.misc.Launcher$AppClassLoader@73d16e93  
        System.out.println(loader.getParent());  //sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@15db9742
        System.out.println(loader.getParent().getParent());  //null  Bootstrap ClassLoader 是C语言写的 所以返回为null
        // 静态方式构建实例对象(
        // 前提必须知道有这么一个类)
        // Point p0=null;
        Point p1 = new Point();
        Class<?> c1 = p1.getClass();
        Class<?> c2 = Point.class;
        Class<?> c3 = Class.forName("day12.am.Point");
        // 获得c3对象对应的类加载器(AppClassLoader)
        // System.out.println(c3.getClassLoader());
        System.out.println(c1 == c2);   //true
        System.out.println(c2 == c3);   //true
    }
}

 

public class ReflectDemo02 {
    public static void main(String[] args)throws Exception {
        TeduClassLoader loader=
        new TeduClassLoader();
        loader.setRootPath("d:/class");
        Class<?> c1=
        //1.先找parent加载器从当前路径下加载,有则直接加载
        //2.没有在通过自定义类加载从指定路径加载
        loader.loadClass("part01.MD5Demo01");
        System.out.println(c1.getClassLoader());
    }
}

public class TeduClassLoader 
       extends ClassLoader {
    private String rootPath;
    public void setRootPath(String rootPath) {
        this.rootPath = rootPath;
    }
    /**当我们借助类加载器的loadClass
     * 函数加载时,底层会调用此方法
     * @param name 为类全名
     */
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] data=loadClassData(name);
        return defineClass(
             name,data,0,data.length);
    }
    private byte[] loadClassData(String name) {
        //1.获取文件路径(cn.tedu.XxxName)
        String classPath=
        name.replace(".",File.separator)+".class";
        String loadPath=
        rootPath+File.separator+classPath;
        //2.构建流对象
        InputStream in=null;
        ByteArrayOutputStream out=null;
        byte[] buf=new byte[1024];
        int len=-1;
        try{
        in=new FileInputStream(loadPath);
        out=new ByteArrayOutputStream();
        //3.读取数据,并写到ByteArrayOutputStream
        while((len=in.read(buf))!=-1){
            out.write(buf,0,len);
        }
        //4.返回读取的字节
        return out.toByteArray();
        }catch(IOException e){
        e.printStackTrace();
        return null;
        }finally{
        if(in!=null)try{in.close();}catch(Exception e){}
        if(out!=null)try{out.close();}catch(Exception e){}
        }
    }
}