Java 进阶之 - ClassLoader 热部署及其他

0. 几个问题

Java 初级开发工程师经常会遇到的问题：

• 1.Class.forName("com.jdbc.mysql.xxx")是在做什么？
• 2.读取配置文件的 this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream("t.conf")，为什么要这么做？
• 3.听说过类加载的双亲委托模型，双亲这个概念是啥东东？
• 4.Java 工程为什么修改了代码，需要重启才能生效？重启是做了哪些操作？
• 5.听说 tomcat 可以实现热部署，如何实现？

1. 什么是 ClassLoader - 类加载？

JVM 的输入是符合 JVM 规范的字节码（例如经 javac 编译 .java 文件生成的 .class（类）），输出是实际执行指令；
简单来说：字节码（类）加载到 JVM 内存中，完成一些初始化操作，并转换成 java.lang.Class类的一个实例。这个过程就成为类加载。当然实际的类加载还做了很多事儿，具体见下文。

到这里问题 1 2 就可以解释下了：

问题 1 ：Class.forName("com.jdbc.mysql.xxx") 是在做什么？

显示的方式指定，在运行时加载某个类，这是类加载动态性的一种表现。

问题 2：读取配置文件的 this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream("t.conf")，为什么要这么做？

实际的 ClassLoader 也支持加载资源文件到 JVM（实际上不管是 .class 还是 .properties 都是文件），直接把资源文件读成流加载，这种方式只需要把资源文件放到 classpath 中即可，因为不管是加载什么，都是从 classpath 中加载。

2. ClassLoader 做了哪些事？

主要有 3 个阶段：loading -> linking -> initalization，如下图所示：

image.png

2.1 loading 阶段

通过一定策略（双亲委派？）加载字节码生成 class 对象。字节码来源可以是本地的字节码文件也可以是网络字节流。

加载存储二进制数据（例如： fully qualified class-name, immediate parent class-name, information about methods, variables, constructors etc.）到 JVM 方法区。对于每个.class 文件，JVM 创建一个类对象（java.lang.class）到 JVM 堆，不管多少次调用，类对象只生成一次。

主要有三种类型的 ClassLoader 。bootstrap -> extension -> application。具体 classloader 过程下面会讲述。

2.2 lingking 阶段

• 验证：目的在于确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求，不会危害虚拟机自身安全。主要包括四种验证，文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证。

• 准备：为类变量 (即 static 修饰的字段变量) 分配内存并且设置该类变量的初始值即 0 (如 static int i=5;这里只将 i 初始化为 0，至于 5 的值将在初始化时赋值)，这里不包含用 final 修饰的 static，因为final在编译的时候就会分配了，注意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：主要将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用就是一组符号来描述目标，可以是任何字面量，而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。有类或接口的解析，字段解析，类方法解析，接口方法解析。

2.3 initalization 阶段

类加载最后阶段，若该类具有超类，则对其进行初始化，执行静态初始化器和静态初始化成员变量 (如前面只初始化了默认值的 static 变量将会在这个阶段赋值，成员变量也将被初始化)。

3.classloader 怎么加载？什么是双亲委派？

回到问题 3：

3.听说过类加载的双亲委托模型，双亲这个概念是啥东东？

实际上问题 3 中说的双亲委派 翻译容易引起歧义。Parents delegation model，个人认为翻译成：“父类委派模型” 更好，是一种递归的模式寻找父加载器，一直找到顶部 bootstrap classloader，父加载不到就依次回溯到子加载器。

image.png

几个类加载器严格定义的父子委托关系，这样可以保证每个类只会被一个 类加载器 只加载一次。

4. classloader 应用 - 谈谈热部署

之前做 java web 开发的时候，修改了代码，不能实时更新，很恼火，每次都要重新编译打包运行。
热部署的本质，简单的理解，是在运行中实时增加、替换 JVM 中的类文件而无需重启 JVM。
实时监听
动态替换