【温故而知新】Java：类加载过程、类加载时机、类加载器、类加载机制理解

一、类加载过程

加载	链接
	验证
	准备
	解析	初始化

1.加载

加载是指，将类的class文件，读入到内存，并为其创建java.lang.Class文件

• 本地文件系统加载class文件——绝大部分的示例代码
• jar包中加载——例如jdbc
• 网络加载
• java文件的动态加载

类加载器无须“首次使用”加载，jvm虚拟机允许系统预先加载某些类

 

2.链接

system为之生成class对象之后，会进入链接阶段，负责吧类的二进制数据合并到jre当中

 

（1）验证：

Java较C++相对安全，存在类校验，c++则没有。验证是Java的一个重要防护，防止应用被恶意入侵。越严谨的验证就越安全，例如数组越界。——保证class文件包含的信息符合jvm要求，保护jvm。

• 文件格式验证：字节流文件符合class规范。

主次版本在jvm的范围

常量池类型

指向常量的索引值是否存在不存在的类型

• 元数据：字节码语义分析是否符合Java语法规范
• 字节码校验（重要）：数据流和控制，确定语义合法，符合逻辑，然后才会run类的方法，不会有危险
• 符号引用的验证：保证引用一定会被访问，解决类无法访问

 

（2）准备：

• 为类的静态变量分配内存
• 设置默认初始值

 

（3）解析：

• 将二进制的符号引用替换成直接引用
• 符号引用
• 直接引用包括：

  目标指针、偏移量

  句柄

   

3.初始化

初始化为静态变量赋正确的默认值，这里与准备阶段区分。

例如：private static int a=5

其实是在内存空间开辟之后，准备阶段设置int默认值为0  在初始化阶段，才会赋值5

 

 

二、类加载的时机

• 创建类的实例，也就是new一个对象
• 访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值
• 调用类的静态方法
• 反射（Class.forName("com.lyj.load")）
• 初始化一个类的子类（会首先初始化子类的父类）
• JVM启动时标明的启动类，即文件名和类名相同的那个类    
   

 

三、类加载器：

将所有被载入内存的对象生成一个java.lang.Class实例，保证只被加载一次，且保证唯一性。

 

1.根加载器(bootstrap class loader):

加载Java的核心类，由原生代码实现，开发者无法变更引用。

 

2.扩展类加载器（extensions class loader）

加载jre扩展目录   lib/ex 或  java.ext.dirs

java实现，父类加载器是null

 

3.系统加载器（system class loader）

系统类加载器，也叫应用加载器

• class path
• java.class.path
• classPath指定的jar包路劲

 

ClassLoader的静态方法  getSystemClassLoader()

• 1.检测此Class是否载入过，即在缓冲区中是否有此Class，如果有直接进入第8步，否则进入第2步。
• 2.如果没有父类加载器，则要么Parent是根类加载器，要么本身就是根类加载器，则跳到第4步，如果父类加载器存在，则进入第3步。
• 3.请求使用父类加载器去载入目标类，如果载入成功则跳至第8步，否则接着执行第5步。
• 4.请求使用根类加载器去载入目标类，如果载入成功则跳至第8步，否则跳至第7步。
• 5.当前类加载器尝试寻找Class文件，如果找到则执行第6步，如果找不到则执行第7步。
• 6.从文件中载入Class，成功后跳至第8步。
• 7.抛出ClassNotFountException异常。
• 8.返回对应的java.lang.Class对象。
   

 

四、类加载机制

 

1.三种类加载机制

• 1.全盘负责：当一个类加载class时，该class的依赖和引用也由该类加载器完成
• 2.双亲委派：先让父类加载器尝试加载，如果没有加载，再用自己的加载器加载
• 3.缓存机制：将所有加载过的class缓存，先取缓存，如果拿不到，再讲二进制文件读入内存。所以，修改了class，需要重启才能生效。

 

2.双亲委派（重点）

双亲委派机制，其工作原理的是，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，如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，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。

双亲委派机制的优势：采用双亲委派模式的是好处是Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系，通过这种层级关可以避免类的重复加载，当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次。其次是考虑到安全因素，java核心api中定义类型不会被随意替换，假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类，通过双亲委托模式传递到启动类加载器，而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer，而直接返回已加载过的Integer.class，这样便可以防止核心API库被随意篡改。
 

 

双亲委派总结：

子类加载器很懒，并不会优先加载子类，而是交给父类加载器加载。父亲做不了，才轮到儿子。

这样做的优点是，保证优先级，只被加载一次，既提高了效率，也更加安全。举例：java.lang.Integer由父类加载器加载，防止核心API库被随意篡改。