java类加载机制

1. 类加载器初始化以及加载过程

类加载过程

  • 加载:在硬盘上查找并通过IO读入字节码文件,使用到类时才会加载,例如调用调用类的 main()方法,new对象,在加载阶段会在内存中生成一个代表这个类的 java.lang.Class对象,作为这个类的各种数据的入口。
  • 验证:校验字节码文件的正确性
  • 准备:给类的静态变量分配内存,并赋予默认值
  • 解析:将符号引用替换为直接引用,该阶段会把一些静态方法(符号引用,比如main()方法)替换为指向数据所存内存的指针或句柄等(直接引用),这是所谓的静态链接过程(类加载期间完成)。动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用。
  • 初始化:对类的静态变量初始化为指定的值,执行静态代码块
  • 使用:
  • 卸载:

类加载到方法去中后主要包含运行时常量池、类型信息、字段信息、方法信息、类加载器的引用、对应class类实例的引用

类加载器的使用:这个类到类加载器实例的引用

对应class实例的引用:类加载器在加载类信息放到方法区中后,会创建一个对应的Class 类型的对象实例放到堆(Heap)中, 作为开发人员访问方法区中类定义的入口和切入点。

注意:主类在运行过程中如果使用到其它类,会逐步加载这些类。jar包或war包里的类不是一次性全部加载的,是使用到时才加载。

2. 类加载器和双亲委派机制

java主要类加载器

  • 引导类加载器:C++语言实现的,负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下面的核心类库,比如rt.ja、charsets.jar等
  • 扩展类加载器:负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR类包
  • 应用程序类加载器:负责加载ClassPath路径下的类包,主要就是加载你自己写的那些类
  • 自定义加载器:负责加载用户自定义路径下的类包

关注sun.misc.Launcher

public Launcher() {
        ExtClassLoader var1;
        try {
            var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
        } catch (IOException var10) {
            throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
        }

        try {
            this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
        } catch (IOException var9) {
            throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
        }

        Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);
        String var2 = System.getProperty("java.security.manager");
        if (var2 != null) {
            SecurityManager var3 = null;
            if (!"".equals(var2) && !"default".equals(var2)) {
                try {
                    var3 = (SecurityManager)this.loader.loadClass(var2).newInstance();
                } catch (IllegalAccessException var5) {
                } catch (InstantiationException var6) {
                } catch (ClassNotFoundException var7) {
                } catch (ClassCastException var8) {
                }
            } else {
                var3 = new SecurityManager();
            }

            if (var3 == null) {
                throw new InternalError("Could not create SecurityManager: " + var2);
            }

            System.setSecurityManager(var3);
        }

    }
}

双亲委派机制

这里类加载其实就有一个双亲委派机制,加载某个类时会先委托父加载器寻找目标类,找不到再

委托上层父加载器加载,如果所有父加载器在自己的加载类路径下都找不到目标类,则在自己的

类加载路径中查找并载入目标类。

比如我们的Math类,最先会找应用程序类加载器加载,应用程序类加载器会先委托扩展类加载

器加载,扩展类加载器再委托引导类加载器,顶层引导类加载器在自己的类加载路径里找了半天

没找到Math类,则向下退回加载Math类的请求,扩展类加载器收到回复就自己加载,在自己的

类加载路径里找了半天也没找到Math类,又向下退回Math类的加载请求给应用程序类加载器,

应用程序类加载器于是在自己的类加载路径里找Math类,结果找到了就自己加载了。。

双亲委派机制说简单点就是,先找父亲加载,不行再由儿子自己加载

为什么设计双亲委派机制?

  • 沙箱安全机制:自己写的java.lang.String.class类不会被加载,这样便可以防止核心API库被随意篡改

  • 避免类的重复加载:当父亲已经加载了该类时,就没有必要子ClassLoader再加载一次,保证被加载类的唯一性

全盘负责委托机制

全盘负责”是指当一个ClassLoder装载一个类时,除非显示的使用另外一个ClassLoder,该类所依赖及引用的类也由这个ClassLoder载入。

自定义类加载器

  1. 继承 java.lang.ClassLoader 类

  2. 该类有两个核心方法,一个是loadClass(String, boolean),实现了双亲委派机制,还有一个方法是findClass,默认实现是空

    方法,所以我们自定义类加载器主要是重写findClass方法

    	static class MyClassLoader1 extends ClassLoader {
            private String classPath;
    
            public MyClassLoader1(String classPath) {
                this.classPath = classPath;
            }
    
            @Override
            protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
                try {
                    byte[] data = loadByte(name);
                    //defineClass将一个字节数组转为Class对象,这个字节数组是class文件读取后最终的字节 数组。
                    return defineClass(name, data, 0, data.length);
                } catch (Exception e) {
                    throw new ClassNotFoundException();
                }
    
            }
    
            private byte[] loadByte(String name) throws Exception {
                name = name.replaceAll("\\.", "/");
                FileInputStream fis = new FileInputStream(classPath + "/" + name + ".class");
                int len = fis.available();
                byte[] data = new byte[len];
                fis.read(data);
                fis.close();
                return data;
            }
        }
    

打破双亲委派机制

  1. 继承 java.lang.ClassLoader 类
  2. 打破双亲委派机制直接重写loadClass
static class MyClassLoader extends ClassLoader {
        private String classPath;

        public MyClassLoader(String classPath) {
            this.classPath = classPath;
        }

        @Override
        public Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
            try {
                byte[] data = loadByte(name);
                //defineClass将一个字节数组转为Class对象,这个字节数组是class文件读取后最终的字节 数组。
                return defineClass(name, data, 0, data.length);
            } catch (Exception e) {
                throw new ClassNotFoundException();
            }

        }

        private byte[] loadByte(String name) throws Exception {
            name = name.replaceAll("\\.", "/");
            FileInputStream fis = new FileInputStream(classPath + "/" + name + ".class");
            int len = fis.available();
            byte[] data = new byte[len];
            fis.read(data);
            fis.close();
            return data;
        }

        protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
            synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
                Class<?> c = findLoadedClass(name);
                if (c == null) {
                    long t1 = System.nanoTime();

                    if(!name.startsWith("com.hsm")){
                        //非自定义的类还是走双亲委派加载
                        c = this.getParent().loadClass(name);
                    }else{
                        c = findClass(name);
                    }
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();

                } 
                if (resolve) {
                    resolveClass(c);
                }
                return c;
            }
        }
    }
posted @ 2022-01-18 18:38  雾里看花的少年  阅读(192)  评论(0编辑  收藏  举报