JVM（二）详解Class加载过程

Class Loading Linking Initializing （类编译-加载-初始化）

一、Loading

 类加载器（classloader）：

1. 任何一个class都是classloader（有上图多个加载器）把它load到内存的，load的过程是：

  ①把二进制码存入内存
  ②创建一个class对象指向这块区域
  以后使用的都是这个class对象然后指向的这块区域，这个class对象不在栈中，在metaspace（1.8之后出现的）

  上图中从下往上是父加载器，但不是继承的关系，而且仅仅是语法上才是继承！（易混淆点）
  这样可以取到类的classloader，如果这个返回值是null则代表是最顶级的Bootstrap加载器，因为是c++实现的所以是null

2. 双亲委派

  加载时目标的class先看自定义classloader是否加载了，如果没加载委托上一级app加载器去看看加载了没，如果没加载就继续向上挨个找，如果最顶层bootstrap也没加载，则从最顶层依次向下委派让子加载器加载这个class，如果这个class不是属于这个子加载器可以加载的范围则继续向下委派，如果最后都不能加载则抛出classNotFoundException，以上过程只要有一个找到了就直接返回结果。
  面试：为什么类加载器要用双亲委派？
   答：主要安全，比如说有一个java.lang.string的包要加载，如果没有双亲委派，直接拿来最低级classloader直接加载到内存使用，就把sun公司的String覆盖了，如果客户在输密码的时候我在包里做了个记录密码的手脚就很危险，而双亲委派发现string要加载那一直找到bootstrap发现sun有了，那直接把sun的string返回；次要是之前已经加载过了就不用了再加载了。

  类加载器中有个parent成员变量是classloader指向谁谁就是parent。

  上图中$后代表前面这个类的内部类

3. 类加载器的范围

4. 自定义类加载器

Class clazz = T005_LoadClassByHand.class.getClassLoader().loadClass("com.testJvm.jvm.c2_classloader.T002_ClassLoaderLevel");

  上为加载类，T005…为当前类名，最后参数是你想要加载的包名.类名。

T005_LoadClassByHand.class.getClassLoader().getResourceAsStream("");

  上为利用类加载器可以加载静态资源。

  classLoader源码：
    loadClass()方法（内部已经写好了双亲委派的过程）

  上图类似递归调用，找不到就父类调用loadClass（本方法），最后也找不到就会调用findClass()，findClass方法源码中只有抛异常的一句话，是受保护的关键字修饰，具体的实现是子类中才能看到，这是钩子函数、模板函数的设计模式（写到一半，提供模板，具体子类实现）（面试设计模式可以引到classloader的源码中，加分项）！【有趣的题外话：历史上有两次jdk自己破坏了双亲委派，可以百度搜一下具体发生了啥】

  自定义类加载器：

public class T006_MSBClassLoader extends ClassLoader {
    @Override
    protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        File f = new File("c:/test/", name.replace(".", "/").concat(".class"));
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream(f);
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            int b = 0;

            while ((b=fis.read()) !=0) {
                baos.write(b);
            }

            byte[] bytes = baos.toByteArray();
            baos.close();
            fis.close();//可以写的更加严谨

            return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);//将流转换为class对象，name：类名；bytes：内存中哪部分字节数组；off：字节数组起始位置；bytes.length：字节数组结束位置。
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return super.findClass(name); //throws ClassNotFoundException
    }


    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ClassLoader l = new T006_MSBClassLoader();
        Class clazz = l.loadClass("com.testJvm.jvm.Hello");
        Class clazz1 = l.loadClass("com.testJvm.jvm.Hello");

        System.out.println(clazz == clazz1);

        Hello h = (Hello)clazz.newInstance();//反射new一个对象
        h.m();

        System.out.println(l.getClass().getClassLoader());
        System.out.println(l.getParent());

        System.out.println(getSystemClassLoader());
    }
}

  defineClass在堆中
  自定义classloader的过程：继承classloader，重写findClass()方法，在方法内找到要load进来的二进制的内容，load进内存，将这块内存转换为class对象（用defindClass()方法）。
  compiler API 可以直接把class load到内存

5. lazyloading（拓展了解，《深入jvm虚拟机》中有详细介绍）

  懒加载，什么时候用什么时候加载。
  严格来讲应该叫lazyInitializing，jvm规范没有规定何时加载。
  五种情况：
    new getstatic putstatic invokestatic指令，访问final变量除外
    java.lang.reflect对类进行反射调用时
    初始化子类的时候，父类首先初始化
    虚拟机启动时，被执行的主类必须初始化
    动态语言支持java.lang.invoke.MethodHandle解析的结果为REF_getstatic REF_putstatic REF_invokestatic的方法句柄时，该类必须初始化

6. 编译器

  三种执行方式：混合执行、编译执行、解释执行。
  java是解释和编译混合模式执行的。
  intepreter：解释器。
  JIT：编译器，有些代码会被编译成本地代码（相当于是windows下exe的，linux中的elf），热点代码编译成本地的，下次执行直接找本地的，效率提升。

  检测热点代码：-XX:CompileThreshold=10000 （也就是一万次执行是热点）
  设置不同模式的参数在edit中的vm options中写入，默认混合模式。

  问题：parent是如何指定的？
   答：在自定义classLoader时会调用父亲默认的classLoader()方法，源码中是通过 ClassLoader.getSystemClassLoader() 获取默认的classLoader当做parent（在没有手动指定的情况下）。

  问题：如何打破双亲委派？
   答：重写loadClass()，而不是重写findClass()，因为loadClass()方法写好了双亲委派的过程。

  tomcat中每一个webApplication中都有不同的classLoader，因为不同上下文中可能加载了同名的类的不同版本。
  jsp等问什么能热加载，因为重写了loadClass()，打破了双亲委派，每次给了需要加载的类名就把已有的自定义classLoader整个干掉，重新new 一个classLoader然后加载，这样每次加载的就不一样了，若补充协议loadClass()打破双亲委派，则第二次加载会找加载过的内容直接返回。
  load的类都放在metaspace方法区里，原来load的老的类，如果没有指向他的引用就会被GC回收。