JAVA类加载机制

运行时数据区

Java的程序要运行需要将编译好的class文件加载到JVM运行时数据区。

JVM用来存储加载的类信息、常量、静态变量、编译后的代码等数据。在虚拟机规范中，这是一个逻辑区划。具体实现根据不同虚拟机来实现。如：oracle的HotSpot在java7中方法去放在永久代，java8放在元数据空间，并且通过GC机制对这个区域进行管理

那么class文件是怎么加载进去的？

类生命周期

在了解类的加载机制之前，我们需要了解一下类的生命周期。Java类从被加载到JVM内存开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括了：加载（Loading），验证（Verification），准备（Preparation），解析（Resolution），初始化（Initialization），使用（Using）和卸载（Unloading）七个阶段。

类加载器

Java类的加载需要用到类加载器。类加载器负责装入类，搜索网络，jar，zip，文件夹，二进制数据，内存等指定位置的资源。一个Java程序运行，至少有3个不同的类加载器实例，负责加载不同的类。这三个类加载器分别为，启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），扩展类加载器（Extension ClassLoader），应用程序类加载器（Application ClassLoader）。

通过JDK提供的API：java.lang.Class.getClassLoader() 可以进行类加载器的查看，该API会返回装载类的类加载器，如果这个类是由Bootstrap ClassLoader加载的，那个这个方法会返回null。

代码示例：

public class ClassLoaderView {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    // 加载核心类库的 BootStrap ClassLoader
    System.out.println(
        "核心类库加载器："
            + ClassLoaderView.class
                .getClassLoader()
                .loadClass("java.lang.String")
                .getClassLoader());
    // 加载拓展库的 Extension ClassLoader
    System.out.println(
        "拓展类库加载器："
            + ClassLoaderView.class
                .getClassLoader()
                .loadClass("com.sun.nio.zipfs.ZipCoder")
                .getClassLoader());
    // 加载应用程序的 Application ClassLoader
    System.out.println("应用程序库加载器：" + ClassLoaderView.class.getClassLoader());
  }
}
//运行结果：
核心类库加载器：null
拓展类库加载器：sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@7f31245a
应用程序库加载器：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

JVM如何知道我们的类在何方

class信息可以存在不同的地方，那么JVM是如何知道我们的类存在什么地方的哪？通过查看sun.misc.Launcher.AppClassLoader的源码我们可以看到，它会读取java.class.path这个配置来获取那些地址加载类资源。参考以下代码示例,利用jsp和jcmd两个命令可以进行验证。

final String var1 = System.getProperty(“java.class.path”);

代码示例：

public class HelloWord {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    System.out.println("Hello Word");
    System.in.read();
  }
}

jsp命令可以查看本机Java进程，jcmd命令可以查看运行时配置：jcmd 进程号 VM.system_properties

类会重复加载吗?

不会，类具有唯一性：同一个类加载器，类名一样，代表是同一个类。

识别方式: ClassLoader Instance id+PackageName+ClassName

验证方式: 使用类加载器，对同一个Class类的不同版本，进行多次加载，检查是否会加载到最新的代码

类的卸载

JVM中的类不可能一直存在，在满足一定条件的情况下类会被卸载掉。在满足该Class的所有实例都已被垃圾回收，同时加载该类的ClassLoader实例也已经被垃圾回收，那么这个类会被JVM卸载掉。在JVM启动中增加

-verbose:class参数，可以输出类加载和卸载的日志信息。

双亲委派模型

Java中的类并不会重复加载，同一类加载器，同一类名，代表的是同一个类。而避免类重复加载的主要原因在于JVM在加载类时默认采用的是双亲委派模型。所谓的双亲委派模型，就是某个特定的类加载器在接到类的加载请求时，首先将加载任务委托给父加载器，依次递归，如果父加载器可以完成类加载任务，就成功返回；只有父加载器无法完成此加载任务时，才自己去加载。由下到上逐级委托，由上到下逐级查找，双亲委派模型保证了Java核心库的类型安全

注：类加载器之间不存在父类子类的关系，“双亲”是翻译，可以理解为逻辑上定义的上下级关系

可以通过不断创建新的类加载器，加载类，实现热加载

public static void main(String[] args) throws Exception {
        URL classUrl = new URL("xx");
        // 测试双亲委派机制
        // 如果使用此加载器作为父加载器,则下面的热更新会失效,因为双亲委派机制,HelloService实际上是被这个类加载器加载的;
        //  URLClassLoader parentLoader = new URLClassLoader(new URL[]{classUrl});

        while (true) {
            // 创建一个新的类加载器，它的父加载器为上面的parentLoader
            URLClassLoader loader = new URLClassLoader(new URL[]{classUrl}, LoaderTest1.class.getClassLoader());

            Class clazz = loader.loadClass("HelloService");
            System.out.println("HelloService所使用的类加载器：" + clazz.getClassLoader());
            Object newInstance = clazz.newInstance();
            Object value = clazz.getMethod("test").invoke(newInstance);
            System.out.println("调用getValue获得的返回值为：" + value);

            // help gc
            newInstance = null;
            value = null;

            System.gc();
            loader.close();

            Thread.sleep(3000L); // 1秒执行一次
            System.out.println();
        }
    }