JVM-类加载
1.类加载阶段
1.1 加载
将类的字节码载入方法区中，内部采用 C++ 的 instanceKlass 描述 java 类，它的重要 field 有：
_java_mirror 即 java 的类镜像，例如对 String 来说，就是 String.class，作用是把 klass 暴露给 java 使用
_super 即父类
_fields 即成员变量
_methods 即方法
_constants 即常量池
_class_loader 即类加载器
_vtable 虚方法表
_itable 接口方法表
如果这个类还有父类没有加载，先加载父类
加载和链接可能是交替运行的
注意：
instanceKlass 这样的【元数据】是存储在方法区（1.8 后的元空间内），但 _java_mirror是存储在堆中，可以通过HSDB 工具查看：
1.2 链接
1.验证：验证类是否符合 JVM规范，安全性检查
用 UE 等支持二进制的编辑器修改 HelloWorld.class 的魔数，在控制台运行
2.准备：为 static 变量分配空间，设置默认值
static 变量在 JDK 7 之前存储于 instanceKlass 末尾，从 JDK 7 开始，存储于 _java_mirror 末尾
static 变量分配空间和赋值是两个步骤，分配空间在准备阶段完成，赋值在初始化阶段完成
如果 static 变量是 final 的基本类型，以及字符串常量，那么编译阶段值就确定了，赋值在准备阶段完成
如果 static 变量是 final 的，但属于引用类型，那么赋值也会在初始化阶段完成
3.解析：将常量池中的符号引用解析为直接引用
1.3 初始化
初始化即调用
发生的时机
概括得说，类初始化是【懒惰的】
main 方法所在的类，总会被首先初始化首次访问这个类的静态变量或静态方法时
子类初始化，如果父类还没初始化，会初始化
子类访问父类的静态变量，只会触发父类的初始化
Class.forName
new 会导致初始化
不会导致类初始化的情况：
访问类的 static final 静态常量（基本类型和字符串）不会触发初始化
类对象.class 不会触发初始化
创建该类的数组不会触发初始化
类加载器的 loadClass 方法
Class.forName 的参数为 false 时
2. 类加载器
以 JDK 8 为例：
加载低层(如应用程序)加载器时 会向上层的询问 有没有加载 如果上层的有加载过的 那下面的就不用加载了
2.1 启动类加载器
用 Bootstrap 类加载器加载类：
public class F {
static {
System.out.println("bootstrap F init");
}
}执行
public class Load5_1 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Class aClass = Class.forName("cn.itcast.jvm.t3.load.F");
System.out.println(aClass.getClassLoader());
}
}输出
E:\git\jvm\out\production\jvm>java -Xbootclasspath/a:. cn.itcast.jvm.t3.load.Load5 bootstrap F init null
2.2 扩展类加载器
public class G {
static {
System.out.println("classpath G init");
}
}执行
public class Load5_2 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Class aClass = Class.forName("cn.itcast.jvm.t3.load.G"); System.out.println(aClass.getClassLoader());
}
}输出
classpath G init sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
写一个同名的类
public class G {
static {
System.out.println("ext G init");
}
}打个 jar 包
E:\git\jvm\out\production\jvm>jar -cvf my.jar cn/itcast/jvm/t3/load/G.class 已添加清单 正在添加: cn/itcast/jvm/t3/load/G.class(输入 = 481) (输出 = 322)(压缩了 33%)
将 jar 包拷贝到 JAVA_HOME/jre/lib/ext
重新执行 Load5_2
因为已经有扩展类加载器 就不会加载应用程序加载器
2.3 双亲委派模式
所谓的双亲委派，就是指调用类加载器的 loadClass 方法时，查找类的规则
注意：
这里的双亲，翻译为上级似乎更为合适，因为它们并没有继承关系
例如：
protected Class loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// 1. 检查该类是否已经加载
Class c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {
// 2. 有上级的话，委派上级
loadClass c = parent.loadClass(name, false);
} else {
// 3. 如果没有上级了（ExtClassLoader），则委派BootstrapClassLoader 尝试加载
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
}
if (c == null) {
long t1 = System.nanoTime();
// 4. 每一层找不到，调用 findClass 方法（每个类加载器自己扩展）来加载
c = findClass(name);
// 5. 记录耗时
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}执行流程为：
2.4 线程上下文类加载器
我们在使用 JDBC 时，都需要加载 Driver 驱动，不知道你注意到没有，不写
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")
也是可以让com.mysql.jdbc.Driver正确加载的，你知道是怎么做的吗？
让我们追踪一下源码：
public class DriverManager {
// 注册驱动的集合
private final static CopyOnWriteArrayList registeredDrivers = new CopyOnWriteArrayList<>();
// 初始化驱动
static {
loadInitialDrivers();
println("JDBC DriverManager initialized");
}
}
先不看别的，看看 DriverManager 的类加载器：
System.out.println(DriverManager.class.getClassLoader());
打印 null，表示它的类加载器是 Bootstrap ClassLoader，会到 JAVA_HOME/jre/lib 下搜索类，但JAVA_HOME/jre/lib 下显然没有 mysql-connector-java-5.1.47.jar 包，这样问题来了，在DriverManager 的静态代码块中，怎么能正确加载 com.mysql.jdbc.Driver 呢？
继续看 loadInitialDrivers() 方法：
private static void loadInitialDrivers() { String drivers;
try {
drivers = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction
() {
public String run() {
return System.getProperty("jdbc.drivers");
}
});
} catch (Exception ex) { drivers = null;
}
// 1） 使 用 ServiceLoader 机 制 加 载 驱 动 ， 即 SPI AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
public Void run() {
ServiceLoader loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);
Iterator driversIterator = loadedDrivers.iterator(); try{
while(driversIterator.hasNext()) { driversIterator.next();
}
} catch(Throwable t) {
// Do nothing
}
return null;
}
});
println("DriverManager.initialize: jdbc.drivers = " + drivers);
// 2）使用 jdbc.drivers 定义的驱动名加载驱动
if (drivers == null || drivers.equals("")) { return;
}
String[] driversList = drivers.split(":"); println("number of Drivers:" + driversList.length); for (String aDriver : driversList) {
try {
println("DriverManager.Initialize: loading " + aDriver);
// 这里的 ClassLoader.getSystemClassLoader() 就是应用程序类加载器
Class.forName(aDriver, true, ClassLoader.getSystemClassLoader());
} catch (Exception ex) {
println("DriverManager.Initialize: load failed: " + ex);
}
}
}
先看 2）发现它最后是使用 Class.forName 完成类的加载和初始化，关联的是应用程序类加载器，因此可以顺利完成类加载
再看 1）它就是大名鼎鼎的 Service Provider Interface （SPI）
约定如下，在 jar 包的 META-INF/services 包下，以接口全限定名名为文件，文件内容是实现类名称
这样就可以使用
来得到实现类，体现的是【面向接口编程+解耦】的思想，在下面一些框架中都运用了此思想：
·JDBC
·Servlet 初始化器
·Spring 容器
·Dubbo（对 SPI 进行了扩展）
接着看 ServiceLoader.load 方法：
线程上下文类加载器是当前线程使用的类加载器，默认就是应用程序类加载器，它内部又是由Class.forName 调用了线程上下文类加载器完成类加载，具体代码在 ServiceLoader 的内部类LazyIterator 中：
2.5 自定义类加载器
问问自己，什么时候需要自定义类加载器
1） 想加载非 classpath 随意路径中的类文件
2） 都是通过接口来使用实现，希望解耦时，常用在框架设计
3） 这些类希望予以隔离，不同应用的同名类都可以加载，不冲突，常见于 tomcat 容器
步骤：
1. 继承 ClassLoader 父类
2. 要遵从双亲委派机制，重写 findClass 方法
注意不是重写 loadClass 方法，否则不会走双亲委派机制
3. 读取类文件的字节码
4. 调用父类的 defineClass 方法来加载类 解析
5. 使用者调用该类加载器的 loadClass 方法示例：
准备好两个类文件放入 E:\myclasspath，它实现了 java.util.Map 接口，可以先反编译看一下：