【JVM】JVM类加载机制

【JVM】JVM类加载机制

类加载子系统（类加载机制）

类加载器

类加载器（classloader）的作用
加载 .class 文件（平台无关的二进制字节码文件）

classloader 有两种装载class的方式 （时机）
隐式：运行过程中，碰到new方式生成对象时，隐式调用classLoader到JVM
显式：通过class.forname()动态加载

类加载过程

装载器把一个类装入JVM中要要经过三个步骤来完成
1. 装载：查找和装入类或接口的二进制数据。
2. 连接：执行以下三步，其中解析是可选的

 (1) 验证：检验装入类或接口的二进制数据的正确性。
 (2) 准备：为静态变量分配存储空间。
 (3) 解析：将常量池内的符号引用替换为直接引用。

3. 初始化：激活类的静态变量和静态Java代码块。

类加载器的层次关系

类加载器 classloader 是具有层次结构的，也就是父子关系。其中，Bootstrap 是所有类加载器的父亲。如下图所示：

Bootstrap class loader： 父类 当运行 java 虚拟机时，这个类加载器被创建，它负责加载虚拟机的核心类库，如 java.lang. 等。例如 java.lang.Object 就是由根类加载器加载的。需要注意的是，这个类加载器不是用 java 语言写的，而是用 CC++ 写的。

Extension class loader 这个加载器加载出了基本 API 之外的一些拓展类。

AppClass Loader 加载应用程序和程序员自定义的类。

除了以上虚拟机自带的加载器以外，用户还可以定制自己的类加载器（User-defined Class Loader）。Java 提供了抽象类 java.lang.ClassLoader，所有用户自定义的类加载器应该继承 ClassLoader 类。
这是JVM分工自治生态系统的一个很好的体现。

双亲委派模型（Parent Delegation Model）

JVM内置了三个默认的装载器
BootstrapLoader
ExtClassLoader
AppClassLoader

BootstrapLoader是由C/C++实现，我们无法在程序中获取它的实例，这个装载器负责装载lib目录下的dt.jar、tools.jar等Java核心核心类库。

ExtClassLoader这个装载器负责装载jdk/lib/ext目录下的jar包。

AppClassLoader这个装载器主要负责装载classpath目录下的类。

这三个装载器存在层级关系是，
BootstrapLoader为ExtClassLoader的父装载器，
ExtClassloader为AppClassLoader的父装载器。

类的装载遵循“双亲委派”模式，如果AppClassLoader被请求装载一个类，它首先会去询问ExtClassLoader是否已经装载，如果已经装载，则返回其对象；如果尚未装载，会继续询问BootstrapLoader，也就是说BootstrapLoader拥有最高的优先级。

类的加载过程采用双亲委托机制，这种机制能更好的保证 Java 平台的安全。该模型要求除了顶层的Bootstrap class loader启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。
子类加载器和父类加载器不是以继承（Inheritance）的关系来实现，而是通过组合（Composition）关系来复用父加载器的代码。
每个类加载器都有自己的命名空间（由该加载器及所有父类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，有可能会出现类的完整名字（包括类的包名）相同的两个类）。

双亲委派模型的工作过程为：
1.当前 ClassLoader 首先从自己已经加载的类中查询是否此类已经加载，如果已经加载则直接返回原来已经加载的类。
每个类加载器都有自己的加载缓存，当一个类被加载了以后就会放入缓存， 等下次加载的时候就可以直接返回了。

2.当前 classLoader 的缓存中没有找到被加载的类的时候，委托父类加载器去加载，父类加载器采用同样的策略，首先查看自己的缓存，然后委托父类的父类去加载，一直到 bootstrap ClassLoader。

3.当所有的父类加载器都没有加载的时候，再由当前的类加载器加载，并将其放入它自己的缓存中，以便下次有加载请求的时候直接返回。

使用这种模型来组织类加载器之间的关系的好处，主要是为了安全性，避免用户自己编写的类动态替换 Java 的一些核心类，比如 String，同时也避免了重复加载，因为 JVM 中区分不同类，不仅仅是根据类名，相同的 class 文件被不同的 ClassLoader 加载就是不同的两个类，如果相互转型的话会抛java.lang.ClassCaseException.

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