ClassLoader类加载器顺序Demo测试与双亲委派源码解读

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java是逻辑程序，class是虚拟机指令程序。
类加载器：将我们class文件读取到内存中。

class文件的来源

1. 自己写的java源代码 编译成class文件 硬盘读取
2. 通过网络的方式下载class文件
3. War、Jar 解压之后都是class文件
4. 从数据库中读取class文件
5. Java动态代理模式 反射/cglib 生成代理class文件

类加载过程

1、加载(Loading)

a、class字节码文件数据转换成方法区中的运行时数据结构【字节码文件可以是本地，也可以来自于网络、光盘、硬盘等二进制】
b、在堆中创建代表类的class对象（注意不是目标类对象，用newInstance就可以生成对象），作为方法区类数据的访问入口，该对象封装了类在方法区中的数据结构，并且向用户提供了访问方法区数据结构的接口，即Java反射的接口。

2、链接(Linking)

1)、验证(Verification)：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题【JVM校验】
a.文件格式验证：主要验证字节流是否符合Class文件格式规范，并且能被当前的虚拟机加载处理。例如：主，次版本号是否在当前虚拟机处理的范围之内。常量池中是否有不被支持的常量类型。指向常量的中的索引值是否存在不存在的常量或不符合类型的常量。
b.元数据验证：对字节码描述的信息进行语义的分析，分析是否符合java的语言语法的规范。
c.字节码验证：最重要的验证环节，分析数据流和控制，确定语义是合法的，符合逻辑的。主要的针对元数据验证后对方法体的验证。保证类方法在运行时不会有危害出现。
d.符号引用验证：主要是针对符号引用转换为直接引用的时候，是会延伸到第三解析阶段，主要去确定访问类型等涉及到引用的情况，主要是要保证引用一定会被访问到，不会出现类等无法访问的问题。
2)、准备(Preparation)：正式为类变量（static变量）分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配【空间分配】
3)、解析(Resolution)：虚拟机常量池的符号引用替换为字节引用过程【静态和常量池引用替换】

3、初始化(Initialization)

初始化阶段是执行类构造器（）方法的过程。

• 在多线程环境中会被正确加锁和同步
• 自动收集类中变量的复制动作，以及static块的语句合并产生，static从上往下执行，如果父类未初始化，则先初始化父类。

双亲委派层次结构

a、启动（Bootstrap）类加载器【加载JVM自身的类，由C++实现，没有父类，文件名写死】
Bootstrap启动类加载器只加载包名为java、javax、sun等开头的类，位于/lib路径下的核心类库和-Xbootclasspath参数指定的路径下的jar包

/**
 * 启动类加载器的职责（注意最后的classes目录没有的话自己创建）
 * /Home/jre/lib/resources.jar
 * /Home/jre/lib/rt.jar
 * /Home/jre/lib/sunrsasign.jar
 * /Home/jre/lib/jsse.jar
 * /Home/jre/lib/jce.jar
 * /Home/jre/lib/charsets.jar
 * /Home/jre/lib/jfr.jar
 * /Home/jre/classes
 */
public static void bootstrapClassLoader() {
    String property = System.getProperty("sun.boot.class.path");
    List list = Arrays.asList(property.split(";"));
    list.forEach((t) -> {
        System.out.println("启动类加载器目录:" + t);
    });
}

b、扩展（ExtClassLoader）类加载器【由Java语言实现，父类加载器为null】
由Java语言实现的，是Launcher的静态内部类，它负责加载/lib/ext目录下或者由系统变量-Djava.ext.dir指定位路径中的类库，开发者可以直接使用标准扩展类加载器。

/**
 * 扩展类加载器
 * /Home/jre/lib/ext
 * /Library/Java/Extensions
 * /Network/Library/Java/Extensions
 * /System/Library/Java/Extensions
 * /usr/lib/java
 */
public static void extClassLoader() {
    String property = System.getProperty("java.ext.dirs");
    List list = Arrays.asList(property.split(";"));
    list.forEach((t) -> {
        System.out.println("扩展类加载器" + t);
    });
}

c、系统 (AppClassLoader) 类加载器【由Java语言实现，父类加载器为ExtClassLoader】
也称应用程序加载器是指，它负责加载classpath路径，该类加载是程序中默认的类加载器，通过ClassLoader#getSystemClassLoader()方法可以获取到该类加载器。

/**
 * app 类加载器(除了包含启动类和扩展类，还包括自己写的代码)
 * /target/classes
 */
public static void appClassLoader() {
    String property = System.getProperty("java.class.path");
    List list = Arrays.asList(property.split(";"));
    list.forEach((t) -> {
        System.out.println("应用类加载器" + t);
    });
}

d、自定义类加载器，父类加载器肯定为AppClassLoader。

双亲委派模式原理及好处

原理：
如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行（存在递归），倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式。

好处：
a、避免类的重复加载，当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次。
b、可以防止核心API库被随意篡改，比如java.lang是核心API包，扩展时强制加载将会报出如下异常：java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang

类加载器的触发节点

1.调用类的静态方法
2.invokeStatic 调用静态方法
3.Main
4.New
5.Class.formname
6.子类初始化一定会初始化父类
初始化一个类，一定会触发类加载器
类加载器加载了该类，但该类不一定完成初始化。

类加载器效果测试

// 当前classLoader【正常】：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
System.out.println(JaryeEntity.class.getClassLoader());
// 扩展classloader：sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@5f8ed237
System.out.println(JaryeEntity.class.getClassLoader().getParent());
// 启动classLoader：null（因为底层是C语言写的）
System.out.println(JaryeEntity.class.getClassLoader().getParent().getParent());
// 把class文件放到启动类的/Home/jre/classes目录下，则打印结果为null
System.out.println(JaryeEntity.class.getClassLoader());
// Object在lang包下，属于启动类加载，结果为null
Object o = new Object();
System.out.println(o.getClass().getClassLoader());

双亲委派源码解读

ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("com.mysql.jdbc.Driver")

类加载器核心方法

a、loadClass(String)
ClassLoader类自己实现的，不再建议用户重写但用户可以直接调用该方法
加载时从缓存中获取，没有则委派给启动类加载，如果仍然未找到，则调用findClass()方法去加载。
运行时加载自己指定的类，那么我们可以直接使用this.getClass().getClassLoder.loadClass("className")，这样就可以直接调用ClassLoader的loadClass方法获取到class对象。

b、findClass(String)
JDK1.2之后建议把自定义的类加载逻辑写在findClass()方法中，在loadClass()方法中被调用的，这样就可以保证自定义的类加载器符合双亲委托模式
ClassLoader类中并没有实现findClass()方法的具体代码逻辑，取而代之的是抛出ClassNotFoundException异常
findClass方法通常是和defineClass方法一起使用的

c、defineClass(byte[] b, int off, int len)
defineClass()方法是用来将byte字节流解析成JVM能够识别的Class对象(ClassLoader中已实现该方法逻辑)
在自定义类加载器时，会直接覆盖ClassLoader的findClass()方法并编写加载规则，取得要加载类的字节码后转换成流，然后调用defineClass()方法生成类的Class对象

d、resolveClass(Class≺?≻ c)
使用该方法可以使用类的Class对象创建完成也同时被解析。
前面我们说链接阶段主要是对字节码进行验证，为类变量分配内存并设置初始值同时将字节码文件中的符号引用转换为直接引用。

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