深入研究Java类加载机制

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程序员历小冰 发表于 2021/08/27 23:00:01 2021/08/27
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【摘要】 转载地址http://zyjustin9.iteye.com/blog/2092131 深入研究Java类加载机制   类加载是Java程序运行的第一步,研究类的加载有助于了解JVM执行过程,并指导开发者采取更有效的措施配合程序执行。 研究类加载机制的第二个目的是让程序能动态的控制类加...

转载地址http://zyjustin9.iteye.com/blog/2092131

深入研究Java类加载机制
 
类加载是Java程序运行的第一步,研究类的加载有助于了解JVM执行过程,并指导开发者采取更有效的措施配合程序执行。
研究类加载机制的第二个目的是让程序能动态的控制类加载,比如热部署等,提高程序的灵活性和适应性。
 
一、简单过程
 
Java程序运行的场所是内存,当在命令行下执行:
java HelloWorld
命令的时候,JVM会将HelloWorld.class加载到内存中,并形成一个Class的对象HelloWorld.class。
其中的过程就是 类加载过程
1、寻找jre目录,寻找jvm.dll,并初始化JVM;
2、产生一个Bootstrap Loader(引导类加载器);
3、Bootstrap Loader自动加载Extended Loader(标准扩展类加载器),并将其父Loader设为Bootstrap Loader。
4、Bootstrap Loader自动加载AppClass Loader(系统类加载器),并将其父Loader设为Extended Loader。
5、最后由AppClass Loader加载HelloWorld类。
 
以上就是类加载的最一般的过程。
图示: 

二、各种类加载器解释:
1、Bootstrap Loader(引导类加载器):加载System.getProperty("sun.boot.class.path")所指定的路径或jar。
2、Extended Loader(标准扩展类加载器ExtClassLoader):加载System.getProperty("java.ext.dirs")所指定的路径或jar。在使用Java运行程序时,也可以指定其搜索路径,例如:java -Djava.ext.dirs=d:\projects\testproj\classes HelloWorld
 
3、AppClass Loader(系统类加载器AppClassLoader):加载System.getProperty("java.class.path")所指定的路径或jar。在使用Java运行程序时,也可以加上-cp来覆盖原有的Classpath设置,例如: java -cp ./lavasoft/classes HelloWorld
 
ExtClassLoader和AppClassLoader在JVM启动后,会在JVM中保存一份,并且在程序运行中无法改变其搜索路径。如果想在运行时从其他搜索路径加载类,就要产生新的类加载器。
 
三、类加载器的特点
 
1、 运行一个程序时,总是由AppClass Loader(系统类加载器)开始加载指定的类
2、在加载类时, 每个类加载器会将加载任务上交给其父,如果其父找不到,再由自己去加载。 (双亲委派机制)
3、Bootstrap Loader(引导类加载器)是最顶级的类加载器了,其父加载器为null.
 
四、类加载器的获取
很容易,看下面例子

       public class HelloWorld {
              public static void main(String[] args) {
                       HelloWorld hello = new HelloWorld();
                       Class c = hello.getClass();
                       ClassLoader loader = c.getClassLoader();
                       System.out.println(loader);
                       System.out.println(loader.getParent());
                       System.out.println(loader.getParent().getParent());
               }
       }
   
  
打印结果:

       sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f
       sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@addbf1
       null
       Process finished with exit code 0
   
  
  从上面的结果可以看出,并没有获取到ExtClassLoader的父Loader,原因是Bootstrap Loader(引导类加载器)是用C语言实现的,找不到一个确定的返回父Loader的方式,于是就返回null。
 
五、类的加载
 
类加载有三种方式:
1、命令行启动应用时候 由JVM初始化加载
2、通过 Class.forName()方法动态加载
3、通过 ClassLoader.loadClass()方法动态加载
 
三种方式区别比较大,看个例子就明白了:

       public class HelloWorld {
              public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
                       ClassLoader loader = HelloWorld.class.getClassLoader();
                       System.out.println(loader);
                       //使用ClassLoader.loadClass()来加载类,不会执行初始化块 
                       loader.loadClass("Test2");
                       //使用Class.forName()来加载类,默认会执行初始化块 
       //                Class.forName("Test2"); 
                       //使用Class.forName()来加载类,并指定ClassLoader,初始化时不执行静态块 
       //                Class.forName("Test2", false, loader); 
               }
       }
   
  


       public class Test2 {
              static {
                       System.out.println("静态初始化块执行了!");
               }
       }
   
  
分别切换加载方式,会有不同的输出结果。
 
六、Class.forName()和ClassLoader.loadClass()区别
 
Class.forName():将类的.class文件加载到jvm中之外,还会对类进行解释,执行类中的static块;
ClassLoader.loadClass(): 只干一件事情,就是将.class文件加载到jvm中,不会执行static中的内容,只有在newInstance才会去执行static块。
注:
Class.forName(name, initialize, loader)带参函数也可控制是否加载static块。并且只有调用了newInstance()方法采用调用构造函数,创建类的对象 。
示例:
1.使用classLoader加载

       System.out.println("before loadClass... ");
       Class c =Test.class.getClassLoader().loadClass("com.hundsun.test.ClassInfo");
       System.out.println("after loadClass... ");
       System.out.println("before newInstance... ");
       ClassInfo info1 =(ClassInfo) c.newInstance();
       System.out.println("after newInstance... ");
       输出结果:
       before loadClass...
       after loadClass...
       before newInstance...
       static invoked...
       contruct invoked...
       after newInstance...
   
  

2.使用class.forName进行加载  

       System.out.println("before class.forName");
       Class cc =Class.forName("com.hundsun.test.ClassInfo");
       System.out.println("after class.forName");
       ClassInfo info2 =(ClassInfo) cc.newInstance();
       输出结果:
       before class.forName
       static invoked...
       after class.forName
       before newInstance...
       contruct invoked...
       after newInstance...
   
  
下面说一下两者具体的执行过程 :
 
LoadClass()方法加载类及初始化过程: 
类加载(loadclass())(加载)——》newInstance()(链接+初始化) 
newInstance(): 
(开始连接)静态代码块——》普通变量分配准备(a=0;b=0;c=null)——》(开始初始化)普通变量赋值(a=1;b=2;c=”haha”)——》构造方法——》初始化成功。 


Class.forName(Stirng className)一个参数方法加载类及初始化过程: 
类加载(Class.forName())(加载)——》静态代码块——》newInstance()(链接+初始化) 

newInstance(): 
(开始连接)普通变量分配准备(a=0;b=0;c=null)——》(开始初始化)普通变量赋值(a=1;b=2;c=”haha”)——》构造方法——》初始化成功。 

Class.forName()三个参数的加载类及初始化过程同classLoader一样。 
 
从上边的断点调试可以看出,静态代码块不是在初始化阶段完成的,它陷于类初始化,先于普通变量默认分配(整型分配为0,字符串分配为null),这也就是为什么我们不能在静态代码块中引用普通变量的原因之一,这与上面所谓的“分配”、“初始化”相违背。 
 
所以我觉得JVM的类加载及初始化过程应该是这样的: 

       1. 类加载:Bootstrap Loader——》Extended Loader——》System Loader
       2. 静态代码块初始化
       3. 链接:
       a) 验证:是否符合java规范
       b) 准备:默认初始值
       c) 解析:符号引用转为直接引用,解析地址
       4. 初始化
       a) 赋值:java代码中的初始值
       b) 构造:构造函数
   
  
有关ClassLoader还有很重要一点:
同一个ClassLoader加载的类文件,只有一个Class实例。但是,如果同一个类文件被不同的ClassLoader载入,则会有两份不同的ClassLoader实例(前提是着两个类加载器不能用相同的父类加载器)
 
 
ClassLoader源码分析:(双亲委派机制原理)

       public Class<?> loadClass(String name)throws ClassNotFoundException {
              return loadClass(name, false);
       }
       protectedsynchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
                  throws ClassNotFoundException {
              // 首先判断该类型是否已经被加载
               Class c = findLoadedClass(name);
              if (c == null) {
                  //如果没有被加载,就委托给父类加载或者委派给启动类加载器加载
                  try {
                      if (parent != null) {
       //如果存在父类加载器,就委派给父类加载器加载
                           c = parent.loadClass(name, false);
                       } else {
       //如果不存在父类加载器,就检查是否是由启动类加载器加载的类,通过调用本地方法native Class findBootstrapClass(String name)
                           c = findBootstrapClass0(name);
                       }
                   } catch (ClassNotFoundException e) {
              // 如果父类加载器和启动类加载器都不能完成加载任务,才调用自身的加载功能
                       c = findClass(name);
                   }
               }
              if (resolve) {
                   resolveClass(c);
               }
              return c;
           }
   
  








文章来源: blog.csdn.net,作者:程序员历小冰,版权归原作者所有,如需转载,请联系作者。

原文链接:blog.csdn.net/u012422440/article/details/44201787

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