虛擬機(jī)類加載機(jī)制

PS：雖然最近更新頻率低了，但是思危一直沒有停止，共勉！

1. 概述

2. 類加載的時(shí)機(jī)

3. 類加載的過程

4. 類加載器

5. 類加載器分類

6. 雙親委托模型

概述

類加載的時(shí)機(jī)

1. 遇到 new、getstatic/putstatic、invokestatic 指令時(shí)，如果該類沒有被初始化，則需對類進(jìn)行初始化，上面指令分別對應(yīng)使用 new 關(guān)鍵字進(jìn)行對象實(shí)例化、讀取或設(shè)置一個(gè)靜態(tài)屬性、調(diào)用靜態(tài)方法，具體可以使用 javap 命令查看字節(jié)碼文件的實(shí)現(xiàn)來驗(yàn)證；

2. 使用 java,lang.reflect 對類進(jìn)行反射調(diào)用的時(shí)候，如果該類沒有被初始化，則需對類進(jìn)行初始化；

3. 當(dāng)初始化一個(gè)類的時(shí)候，如果其父類還沒有進(jìn)行初始化，則先進(jìn)行該類父類的初始化；

4. 當(dāng) JVM 啟動(dòng)時(shí)，用戶指定要啟動(dòng)的主類，比如還有 main 方法的類，JVM 會(huì)先初始化這個(gè)類；

5. 當(dāng)使用 JDK 1.7 的動(dòng)態(tài)語言支持時(shí)，如果 java.lang.invoke.MethodHandler 實(shí)例最后解析結(jié)果是 REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic，如果這些句柄對應(yīng)的類沒有進(jìn)行初始化，則需先對其進(jìn)行初始化，至于 MethodHandler ?可以理解為反射的另一種形式。

類加載的過程

加載

• 從 zip 包中獲取，最終成為 jar、war 格式的基礎(chǔ)。

• 從網(wǎng)絡(luò)中獲取，典型應(yīng)用就是 Applet。

• 運(yùn)行時(shí)生成，典型應(yīng)用就是動(dòng)態(tài)代理技術(shù)，在 java.lang.reflect.Proxy 中就是使用 ProxyGenerator.generatrProxyClass 來為特定接口生成形如 Proxy 的代理類的二進(jìn)制字節(jié)流。

• 其他文件生成、數(shù)據(jù)庫中獲取等。

鏈接

• 驗(yàn)證：確保 class 文件的字節(jié)流中包含的信息符合當(dāng)前虛擬機(jī)的要求，且不會(huì)危害虛擬機(jī)自身的安全，從整體來看，驗(yàn)證階段主要包括文件格式驗(yàn)證、元數(shù)據(jù)驗(yàn)證、字節(jié)碼驗(yàn)證和符號(hào)引用驗(yàn)證，具體驗(yàn)證內(nèi)容可以自行查看 Java 虛擬機(jī)規(guī)范。

• 準(zhǔn)備：正式為類變量分配內(nèi)存并設(shè)置類變量的初始值，這個(gè)初始值一般是數(shù)據(jù)類型的初始值，而不是真正代碼中初始化的值，如 int 初始值就是 0，這些類變量使用的內(nèi)存都將在方法區(qū)進(jìn)行分配，類變量指的就是被 static 關(guān)鍵字修飾過的變量。

• 解析：JVM 將常量池中的符號(hào)引用替換為直接引用，這里的符號(hào)引用就是在前面驗(yàn)證階段提到的符號(hào)引用驗(yàn)證中的符號(hào)引用

初始化

1. 初始化階段就是執(zhí)行類構(gòu)造器 () 方法的過程。

2. <clinit>() 方法是由編譯器自動(dòng)收集類中的所有類變量的賦值動(dòng)作和靜態(tài)語句塊 statuc{} 中的語句合并產(chǎn)生的，編譯器收集順序和源碼中語句順序一致，如靜態(tài)語句塊中只能訪問定義在它之前的變量，定義在它后面的變量只能復(fù)制不能訪問。

3. 初始化一個(gè)類時(shí)，如果父類還沒初始化，則先進(jìn)行父類的初始化。

4. JVM 會(huì)保證一個(gè)類的 () 方法在多線程環(huán)境中被正確的加鎖、同步。

5. 當(dāng)訪問一個(gè) Java 類的靜態(tài)域時(shí)，只有真正聲明這個(gè)類才會(huì)被初始化。

類加載器

類加載器分類

1. 啟動(dòng)類加載器（Bootstrap ClassLoader）：一般使用 C++ 語言實(shí)現(xiàn)，具體由 JVM 實(shí)現(xiàn)。

2. 其他類加載器：使用 Java 語言實(shí)現(xiàn)，獨(dú)立于 JVM 之外，且都是 java.lang.ClassLoader 的一個(gè)實(shí)例，如 Android 中的 DexClassLoader。

1. 啟動(dòng)類加載器（Bootstrap ClassLoader）：負(fù)責(zé)加載的是 JAVA_HOME\lib 下的類庫，或者被-Xbootclasspath 參數(shù)所指定的路徑中的并且是 JVM 識(shí)別的（僅按照文件名識(shí)別，如 rt.jar 等，名字不符合的類庫即使放在 lib 目錄中也不會(huì)被加載），啟動(dòng)類加載器無法被JAVA程序直接應(yīng)用。

2. 擴(kuò)展類加載器（Extension ClassLoader）：這個(gè)類加載器由 sum.misc.Launcher$ExtClassLoader 實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)加載 JAVA_HOME\lib\ext 下的類，或者是被 java.ext.dirs 系統(tǒng)變量所指定的路徑下的類庫，可以直接使用擴(kuò)展類加載器。

3. 應(yīng)用程序類加載器（Application ClassLoader）：這個(gè)類加載器由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 實(shí)現(xiàn)，這個(gè)類加載器是 ClassLoader 中的getSystemClassLoader() 方法的返回值， 一般也稱它為系統(tǒng)類加載器，負(fù)責(zé)加載用戶類路徑（ClassPath） 下所指定的類庫， 開發(fā)者可以直接使用這個(gè)類加載器， 如果應(yīng)用程序中沒有自定義過自己的類加載器， 這個(gè)就是程序中默認(rèn)的類加載器。

雙親委托模型

 1protected?Class?loadClass(String?name,?boolean?resolve)throws?ClassNotFoundException{
 2????synchronized?(getClassLoadingLock(name))?{
 3????????//?1.?檢查是否已經(jīng)加載過類
 4????????Class?c?=?findLoadedClass(name);
 5????????if?(c?==?null)?{
 6????????????long?t0?=?System.nanoTime();
 7????????????try?{
 8????????????????if?(parent?!=?null)?{
 9????????????????????//?2.?如果沒有被加載，則調(diào)用父類的類加載器加載
10????????????????????c?=?parent.loadClass(name,?false);
11????????????????}?else?{
12????????????????????//?3.?如果父類的類加載器不存在，則直接使用啟動(dòng)類加載器進(jìn)行加載
13????????????????????c?=?findBootstrapClassOrNull(name);
14????????????????}
15????????????}?catch?(ClassNotFoundException?e)?{
16????????????????//?ClassNotFoundException?thrown?if?class?not?found
17????????????????//?from?the?non-null?parent?class?loader
18????????????}
19
20????????????if?(c?==?null)?{
21????????????????//?If?still?not?found,?then?invoke?findClass?in?order
22????????????????//?to?find?the?class.
23????????????????long?t1?=?System.nanoTime();
24????????????????//?4.?父類或啟動(dòng)類加載器都沒有加載該類，則調(diào)用自己的也就是子類類加載器的findClass犯法進(jìn)行類加載
25????????????????c?=?findClass(name);
26????????????????sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1?-?t0);
27????????????????sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
28????????????????sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
29????????????}
30????????}
31????????if?(resolve)?{
32????????????resolveClass(c);
33????????}
34????????return?c;
35????}
36}

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