JVM学习笔记(一)

一.Java有两种类型的类加载器。

1.Java虚拟机自带的加载器。

①根(Bootstrap)类加载器:它用来加载 Java 的核心库,如java.lang.*等,它的父加载器为null。根类加载器从系统属性sun.boot.class.path所指定的目录中加载类,根类加载器的实现依赖于底层操作系统,属于虚拟机实现的一部分,是用原生代码来实现的,是用C/C++编写,并不继承自java.lang.ClassLoader。

②扩展(Extension)类加载器: 它的父类加载器为根类加载器,它用来加载 Java 的扩展库,它从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类,或者从JDK的安装目录的jre\lib\ext子目录(扩展目录)下加载类。Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录,如果用户创建的jar文件放在这个目录下,该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类,扩展类加载器是用纯java编写的,是java.lang.ClassLoader子类。

③系统(System)类加载器:它也叫应用加载器,它的父类加载器为扩展类加载器,它根据 java 应用的类路径(CLASSPATH)或者系统属性java.class.path所指定的目录中来加载 Java 类,他是用户自定义类加载器的默认父加载器,一般来说,Java应用的类都是由它来完成加载,可以通过ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取。系统类加载器是用纯java编写,是java.lang.ClassLoader类的子类。

注意:java的系统属性以及加载目录代码测试查找。

jvm系统属性

2.用户自定义的类加载器。

用户编写自定义类加载器,是需要直接或间接继承java.lang.ClassLoader抽象类。自定义类加载器和jvm自带加载器(根类加载器、扩展类加载器、系统加载器)唯一区别是否被虚拟机默认使用,在不指定父类加载器的情况下,默认采用系统加载器。

二.类加载器的父类委托机制

JVM在加载类是默认采用的是双亲委任机制,就是某个特定的类加载器在接到加载类的请求时,首先将加载任务委托给父类加载器,依次递归,如果父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回;只有父类加载器无法完成此加载任务时,才自己去加载,如果本身类加载器也不能加载成功,则抛出ClassNotFoundException异常。在父亲委托机制中,各个加载器按照父子关系形成了树形结构,除了根类加载器以外,其余的类加载器都有且只有一个父加载器。


JVM学习笔记(一)_第1张图片
类加载器结构图

1.JVM自带类加载器的树状组织结构

JVM学习笔记(一)_第2张图片
类加载器结构图

上述代码运行结果:


ClassLoaderTree运行的结果

第一个输出的是ClassLoaderTree类的类加载器,即是系统类加载器,它是sun.misc.Launcher$AppClassLoader类的实例;第二个输出的是扩展类加载器,是sun.misc.Launcher$ExtClassLoader类的实例。需要注意的是这里没有根类加载器,这是由于有些jdk的实现对于父类加载器是根类加载器的情况,getParent()方法返回null

2.自定义类加载器及其加载过程。

用户自定义一个类加载器MyClassLoader.

JVM学习笔记(一)_第3张图片
自定义类加载器MyClassLoader

       自定义类加载器loader首先从自己的命令空间中查找A类是否已经被加载,如果已经加载,就直接返回代表A类的Class对象引用。如果A类没有被加载,loader首先请求系统类加载器代为加载,系统类加载器再去请求扩展类代为加载,扩展类加载器再请求根类加载器代为加载。如根类加载器和扩展类加载器都不能加载,则系统类加载器尝试加载,如能成功,则将A类所对应的Class对象的引用返回给loader,从而成功将A加载进虚拟机。如系统类加载器不能加载A类,则loader尝试加载。若所有的父加载器及loader本身都不能加载,则抛出ClassNotFoundException异常。

      若有一个类加载器能成功加载A类,那么这个类加载被称为定义类加载器,所有能成功返回Class对象的引用的类加载器(包括定义类加载器)都被称为初始类加载器。在例子中系统类加载器称为定义类加载器,系统类加载器和MyClassLoader为初始类加载器。

JVM学习笔记(一)_第4张图片

     注意:① 需要指出的是,加载器之间的父子关系实际上指的是加载器对象之间的包装关系,而不是类之间的继承关系。一对父子加载器可能是同一个加载器类的两个实例,也可能不是。在子加载器对象中包装了一个父加载器对象。如上图例子loader和loader1都是MyClassLoader类的实例,并且loader1包装了loader,并且loader为loader1的父加载器。

            ②每个类加载器都有自己的命名空间,命名空间由该加载器及所有父加载器所加载的类组成。在同一个命名空间中,不会出现类的完整名字(包括类的包名)相同的两个类;在不同的命名空间中,由可能出现类的完整名字(包括类的包名)相同的两个类。

           ③由同一类加载器加载的属于相同包的类组成了运行时包。决定两个类是不是属于同一个运行时包,不仅要看它们的包名是否相同,还要看定义类加载器是否相同。只有属于同一运行时包的类才能互相访问包可见(即默认访问级别)的类和类成员。这样的限制能避免用户自定义的类冒充核心类库的类,去访问核心类库的包可见成员。假设用户自己定义了一个类java.lang.Spy,并由用户自定义的类加载器加载,由于java.lang.Spy和核心类库java.lang.*由不同的加载器加载,它们属于不同的运行时包,所以java.lang.Spy不能访问核心类库java.lang包中的包可见成员。

       ④要创建用户自己的类加载器,只需要扩展java.lang.ClassLoader类,然后覆盖它的findClass(String name)方法即可,该方法根据参数指定的类的名字,返回对应的Class对象引用。

      ⑤同一个命名内的类是相互可见的。自加载器的命名空间包含所有父加载器的命名空间。因此由子类加载器的类能看见父加载器加载的类。例如系统类加载器的类能看见根类加载器加载的类。而由父加载器加载的类不能看见自加载器加载的类。如果两个加载器之间没有直接或间接的父子关系,那么它们各自加载的类相互不可见。

备注:1.本学习笔记是基于张龙老师JVM课程 。

        2.参考资料:http://blog.csdn.net/zhoudaxia/article/details/35824249

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