JVM类加载器

什么是JVM类加载器?

类加载器（class loader）用来加载 Java 类到 Java 虚拟机中。

一般来说，Java 虚拟机使用 Java 类的方式如下：Java 源程序（.java 文件）在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码（.class 文件）。

类加载器负责读取 Java 字节代码，并转换成 java.lang.Class类的一个实例。

每个这样的实例用来表示一个 Java 类。通过此实例的 newInstance()方法就可以创建出该类的一个对象。

实际的情况可能更加复杂，比如 Java 字节代码可能是通过工具动态生成的，也可能是通过网络下载的。

类加载的过程

从类的生命周期而言，一个类包括如下阶段：

 

 

加载、验证、准备、初始化和卸载这5个阶段的顺序是确定的，类的加载过程必须按照这种顺序进行，而解析阶段则不一定，它在某些情况下可能在初始化阶段后在开始，因为java支持运行时绑定。

加载过程：将.class文件通过IO流的方式加载到内存当中

• 1.将.class文件字节码内容加载到内存当中
• 2.先会将静态数据转换成方法区中的运行的数据结构
• 3.在堆内存当中生成一个代表这个类的Class对象，这个Class类的对象就是作为方法区数据访问的入口 Class.forName(com.wdksoft.User);

链接过程：

• 1.验证阶段：验证字节码文件的准确性，包含文件格式，元数据，符号引用，字节码等等
• 2.准备阶段：给类中的静态变量分配内存，并赋予初始值
• 3.解析阶段：将虚拟机常量池的符号引用替换成字节引用的过程

初始化过程：

• 初始化过程就会对类中的静态变量初始化为指定的值,执行静态代码块，执行构造器

类加载时机

  加载（loading）阶段，java虚拟机规范中没有进行约束，但初始化阶段，java虚拟机严格规定了有且只有如下5种情况必须立即进行初始化（初始化前，必须经过加载、验证、准备阶段）：

•     （1）使用new实例化对象时，读取和设置类的静态变量、静态非字面值常量（静态字面值常量除外）时，调用静态方法时。
•     （2）对内进行反射调用时。
•     （3）当初始化一个类时，如果父类没有进行初始化，需要先初始化父类。
•     （4）启动程序所使用的main方法所在类
•     （5）当使用1.7的动态语音支持时。

 如上5种场景又被称为主动引用，除此之外的引用称为被动引用，被动引用有如下3种常见情况

• 通过子类引用父类的静态字段，只会触发父类的初始化，而不会触发子类的初始化。
• 定义对象数组和集合，不会触发该类的初始化
• 类A引用类B的static final常量不会导致类B初始化（注意静态常量必须是字面值常量，否则还是会触发B的初始化）

 注意：被动引用不会导致类初始化，但不代表类不会经历加载、验证、准备阶段。

类加载器的种类

 

Java 中的类加载器大致可以分成两类，一类是系统提供的，另外一类则是由 Java 应用开发人员编写的。系统提供的类加载器主要有下面三个：

 

• 引导类加载器（bootstrap class loader）：它用来加载 Java 的核心库，是用原生代码来实现的，并不继承自 java.lang.ClassLoader。
• 扩展类加载器（extensions class loader）：它用来加载 Java 的扩展库。Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。
• 系统类加载器（system class loader）：它根据 Java 应用的类路径（CLASSPATH）来加载 Java 类。一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它。

 

除了系统提供的类加载器以外，开发人员可以通过继承 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。

类加载器树状组织结构示意图

 

 

 

类加载方式

这里的类加载不是指类加载阶段，而是指整个类加载过程，即类加载阶段到初始化完成。

（1）隐式加载

• 创建类对象
• 使用类的静态域
• 创建子类对象
• 使用子类的静态域
• 在JVM启动时，BootStrapLoader会加载一些JVM自身运行所需的class
• 在JVM启动时，ExtClassLoader会加载指定目录下一些特殊的class
• 在JVM启动时，AppClassLoader会加载classpath路径下的class，以及main函数所在的类的class文件

（2）显式加载

• ClassLoader.loadClass(className)，只加载和连接、不会进行初始化
• Class.forName(String name, boolean initialize,ClassLoader loader); 使用loader进行加载和连接，根据参数initialize决定是否初始化。

 

类加载机制

 

1.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
2.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

• 1.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
• 2.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

3.如何破坏双亲委派机制
为什么要破坏双亲委派机制：父加载器需要委托子加载器在其进行加载
如何破坏：

• 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

监控类加载过程

 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

代码

package com.wish;

public class ClassLoaderTest {
    private static Integer i=50;

    static {
        System.out.println("静态代码块");
        i=70;
    }

    public ClassLoaderTest(){
        System.out.println(i);
        System.out.println("类中构造函数");
    }

    public static void main(String[] args) {
        ClassLoaderTest test = new ClassLoaderTest();
    }
}

　　

参数

 

 结果

 

 

博客引用：https://blog.csdn.net/zhaocuit/article/details/93038538

　　　　　https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/