(四)、JVM类加载器和类加载过程

左手的ㄟ右手 2023-02-28 04:24 4阅读 0赞

## 一、概述 ##

### 1、类加载器子系统作用 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM0MzAwODky_size_16_color_FFFFFF_t_70]

*  类加载器子系统负责从文件系统或者网络中加载class文件，class文件在文件开头有特定的文件标识
 *  ClassLoader只负责class文件的加载，至于它是否可以运行，则由ExecutionEngine决定
 *  加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外，方法区中还会存放运行时常量池信息，可能还包括字符串字面量和数字常量（这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射）

### 2、类加载器ClassLoader角色 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM0MzAwODky_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

*  class file存在于本地硬盘上，可以理解为设计师画在纸上的模版，而最终这个模版在执行的时候是要加载到JVM当中来根据这个文件实例化出n个一摸一样的实例
 *  class file 加载到JVM中，被称为DNA元数据模版，放在方法区
 *  在 .class 文件->JVM->最终成为数据模版，此过程就要一个运输工具（类装载器 Class Loader）,扮演一个快递员角色

## 二、类的加载过程 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM0MzAwODky_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

### 1、加载 ###

*  通过一个类的全限定名获取定义此类的二进制字节流
 *  将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
 *  在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口
 *  补充->加载.class文件的方式：
    
     *  从本地系统加载
     *  通过网络获取，典型场景：Web Applet
     *  从zip压缩包读取，成为日后jar，war格式的基础
     *  运行时计算生成，使用最多的是：动态代理技术
     *  由其他文件生成，典型场景：JSP应用
     *  从专有数据库中提取.class文件
     *  从加密文件中获取，典型的防Class文件被反编译的保护措施

### 2、链接 ###

**验证（Verrify）：**

*  确保Class文件中字节流中包含信息符合当前虚拟机要求，保证被加载类的正确性，不会危害虚拟机自身安全
 *  主要含四种验证：文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号应用验证

**准备（Prepare）：**

*  为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值，即零值
 *  这里不包含用final修饰的static，因为final在编译的时候就分配了，准备阶段会显示初始化
 *  这里不会为实例变量分配初始化，类变量会分配在方法区中，而实例变量是会随着对象一起分配到java堆中

**解析（Resolve）：**

*  将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程
 *  事实上，解析操作往往会伴随着JVM在执行完初始化之后在执行
 *  符号引用就是一组符号来描述所引用的目标，符号引用的字变量形式明确定义在（java虚拟机规范）的class文件格式中，直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄
 *  解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等，对应常量池中的CONTSTANT\_Class\_info、CONSTANT\_FieldRef\_info、CONSTANT\_Methodref\_info等

### 3、初始化 ###

*  初始化阶段就是执行类构造器方法<**clinit**>()的过程
 *  此方法不需要定义，是javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来
 *  构造器方法中指令按照语句在源文件中出现的顺序执行
 *  <**clinit**>()不同于类的构造器（关联：构造器是虚拟机视角下的<**init**>()
 *  若该类具有父类，JVM会保证子类的执行前，父类的()已经执行完毕
 *  虚拟机必须保证一个类的<**clinit**>()方法在多线程下被同步加锁（一个类只能加载一次）

## 三、类加载器 ##

*  JVM支持两种类型的类加载器，分为引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）和自定义类加载器（User-Defined ClassLoader）
 *  从概念上讲，自定义类加载器一般指程序中由开发人员自定义的一类类加载器，但是Java虚拟机规范却没有这么定义，而是讲所有派生于抽象类ClassLoader的类加载器都划分为自定义类加载器

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//获取系统类加载器 sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
    ClassLoader systemClassLoader=ClassLoader.getSystemClassLoader();
    System.out.println(systemClassLoader);
    
    //获取其上层：扩展类加载器 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@182decdb
    ClassLoader extClassLoader=systemClassLoader.getParent();
    System.out.println(extClassLoader);
    
    //获取其上层:获取不到引导类加载器 null
    ClassLoader bootstrapClassLoader=extClassLoader.getParent();
    System.out.println(bootstrapClassLoader);
    
    //用户自定义类来说，默认使用系统类加载器进行加载 sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
    ClassLoader classLoader=Test1.class.getClassLoader();
    System.out.println(classLoader);
    
    //string类使用引导类加载器进行加载--》Java核心类库都是使用引导类加载器进行加载
    ClassLoader classLoader1=String.class.getClassLoader();
    System.out.println(classLoader1);

### 1、启动类加载器（引导类加载器，Bootstrap ClassLoader） ###

*  这个类加载使用C/C++语言实现的，嵌套在JVM内部
 *  它用来加载java的核心库（JAVA\_HOME/jre/lib/rt.jar）、resources.jar或sun.boot.class.path路径下的内容，用于提供JVM自身需要的类
 *  并不继承自java.class.ClassLoader，没有父加载器
 *  加载扩展类和应用程序类加载器，并制定为他们的父类加载器
 *  出于安全考虑，Bootstrap启动类加载器只加载名为java、javax、sun等开头的类

### 2、扩展类加载器（Extension ClassLoader） ###

*  Java语言编写，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@182decdb实现
 *  派生于ClassLoader类
 *  父类加载器为启动类加载器
 *  从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或从JDK的安装目录的jre/lib/ext子目录（拓展目录）下加载类库；如果用户创建jar放在此目录下，也会自动由扩展类加载器加载

### 3、应用程序类加载器（系统类加载器，AppClassLoader） ###

*  java语言编写，由sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2实现
 *  派生于ClassLoader类
 *  父类加载器为拓展类加载器
 *  它负责加载环境变量calsspath或系统属性java.class.path指定路径下的类库
 *  该类加载是程序中默认的类加载器，一般Java应用的类都是它加载
 *  通过ClassLoader\#getSystemClassLoader()方法可以获取到该类加载器

### 4、用户自定义类加载器 ###

在java的日常应用程序开发中，类的加载几乎是由上述3种类加载器相互配合执行的，在必要时，可以自定义类加载器，来指定类的加载方式

用户自定义类加载器实现步骤：

*  开发人员可以通过继承抽象类java.lang.ClassLoader类的方式，实现自己的类加载器
 *  重写自己的逻辑到findClass方法中
 *  在编写自定义加载类时，如没有过于复杂的需求，可以直接继承URLClassLoader类，可以避免自己编写findClass()方法及其获取字节流的方式，使自定 义类加载器编写更加简洁

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