JVM-类加载器
目录
执行流程
加载
链接
初始化
加载器的分类
引导类加载器 Bootstrap ClassLoader
扩展类加载器 Extension ClassLoader
应用程序类加载器 (系统类加载器) AppClassLoader
引导/扩展类加载器的加载路径并验证
自定义类加载器
实现过程
ClassLoader
常用方法
继承树
获取类加载器的方式
双亲委派机制
沙箱安全机制
Q&A
JVM表示两个Class对象是否一致
类加载器的引用
类的主动使用和被动使用
类加载器子系统负责从文件系统或者网络中加载Class文件，Class文件在文件开头有特定的文件标识，ClassLoader只负责加载Class文件，是否运行取决于ExecutionEngine。
加载的类信息存放于一块成为方法区的内存空间。除了类的信息外，方法区中还会存放运行时常量池信息，可能还包括字符串字面量和数字常量（这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射）。
执行流程
加载
- 通过一个类的全限定名获取定义此类的二进制字节流
- 将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
- 在内存生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法去这个类的各种数据访问入口
加载.class文件的方式
- 从本地系统中直接加载
- 通过网络获取
- 从zip压缩包中读取
- 运行时计算生成，动态代理技术
- 由其他文件生成
- 从专有数据库中提取
- 从加密文件中获取，典型的防Class文件被反编译的保护措施
链接
- 验证(Verify)
目的在于确保Class文件中的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求，保证被加载类的正确性，不会危害虚拟机自身安全，主要包括四种验证分别是文件格式验证、元数据验证、字节码验证和符号引用验证。
- 准备(Prepare)
为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值，这里不包括final修饰的static，因为final被编译的时候就会分配，准备阶段会显式初始化，这里不会为实例变量分配初始化，类变量会分配到方法区中，而实例变量是随着对象一起分配到Java堆中
- 解析(Resolve)
将常量池的符号引用转换为直接引用的过程。
初始化
初始化阶段就是执行类构造器
若该类具有父类，JVM会保证子类的
虚拟机必须保证一个类的
加载器的分类
引导类加载器 Bootstrap ClassLoader
通过C/C++语言实现，嵌套在JVM内部，用来加载Java核心库(JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar 、resource.jar 或 sun.boot.class.path路径下的内容)，用于提供JVM自身需要的类
并不继承java.lang.ClassLoader，没有父加载器
加载扩展类和应用程序类加载器，并指定为他们的父类加载器
出于安全的考虑，Bootstrap启动类加载器只加载包名为java，javax，sun等开头的类
扩展类加载器 Extension ClassLoader
Java语言编写，由sum.misc.Launcher$ExtClassLoader实现。
继承ClassLoader类，父类加载器是启动类加载器
从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库或从JDK的安装目录jre/lib/ext子目录(扩展目录)下加载类库。如果用户创建的Jar放在此目录也会自动由扩展类加载器进行加载
应用程序类加载器 (系统类加载器) AppClassLoader
Java语言编写，由sum.misc.Launcher$AppClassLoader实现
继承ClassLoader类，父类加载器为扩展类加载器
负责加载环境变量classpath或系统属性 java.class.path 指定路径下的类库
程序中默认的类加载器，一般来说，Java应用的类都是由它完成加载
通过ClassLoader#getSystemClassLoader()方法可以获取到该类加载器
引导/扩展类加载器的加载路径并验证
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("************引导类加载器**********");
URL[] urLs = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for (URL urL : urLs) {
System.out.println(urL.toExternalForm());
}
/**
* file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_202/jre/lib/resources.jar
* file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_202/jre/lib/rt.jar
* file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_202/jre/lib/sunrsasign.jar
* file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_202/jre/lib/jsse.jar
* file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_202/jre/lib/jce.jar
* file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_202/jre/lib/charsets.jar
* file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_202/jre/lib/jfr.jar
* file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_202/jre/classes
* jar -> 解压 -> 找到一个类
* 从上述路径找一个类然后获取类加载是谁
*/
ClassLoader classLoader = Provider.class.getClassLoader();
System.out.println(classLoader); // null
System.out.println("************扩展类加载器**********");
String extDirs = System.getProperty("java.ext.dirs");
for (String path : extDirs.split(";")) {
System.out.println(path);
}
/**
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_202\jre\lib\ext
* C:\Windows\Sun\Java\lib\ext
*/
//从上述路径找一个类然后获取类加载是谁
ClassLoader classLoader1 = CurveDB.class.getClassLoader();
System.out.println(classLoader1); // sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@30dae81
}
}自定义类加载器
引导/扩展/系统类加载器已经可以满足日常开发工作，但是在必要时还可以自定义类加载器，来定义类的加载方式，例如需要 隔离加载类、修改类加载的方式、扩展加载类和防止源码泄露。
实现过程
- 通过继承抽象类java.lang.ClassLoader类，重写findClass()，搭配defineClass()
- 通过直接继承URLClassLoader类，省略编写findClass()及获取读取字节流
/**
* Demo 实现自定义类加载
*/
public class ClassLoaderTest1 extends ClassLoader {
@Override
protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
try {
byte[] result = getClassFormCustomPath(name);
if (result == null) {
throw new FileNotFoundException(name + "找不到文件");
}else {
return defineClass(name,result,0,result.length);
}
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
return super.findClass(name);
}
private byte[] getClassFormCustomPath(String name) {
// 读取该文件
// 如果是加密文件(防止反编译)，可以在此处进行解密
return null;
}
@SneakyThrows
public static void main(String[] args) {
ClassLoaderTest1 classLoaderTest1 = new ClassLoaderTest1();
Class aClass = classLoaderTest1.findClass("/test/../a.txt");
Object o = aClass.newInstance();
System.out.println("对象"+o);
}
}ClassLoader
常用方法
继承树
获取类加载器的方式
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//获取系统类加载器
ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(systemClassLoader); // sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
//获取扩展类加载器
ClassLoader extClassLoader = systemClassLoader.getParent();
System.out.println(extClassLoader); // sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@312b1dae
//试图获取引导类加载器
ClassLoader bootStrapClassLoader = extClassLoader.getParent();
System.out.println(bootStrapClassLoader); //null
//获取用户定义的类对象的类加载器
ClassLoader classLoader = Test.class.getClassLoader();
System.out.println(classLoader); // sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
//String类的类加载器 - 通过引导类加载器加载的 Java的核心类库都是通过引导类加载进行加载的
ClassLoader classLoader1 = String.class.getClassLoader();
System.out.println(classLoader1); //null
}
}
双亲委派机制
Java虚拟机对Class文件采用的是按需加载的方式，也就是说当需要使用该类时才会将它的class文件加载到内存生成class对象。而且加载某个类的class文件时，Java虚拟机采用双亲委派机制，即把请求由父类处理是一种任务委派机制。
避免类的重复加载
保护程序安全，防止核心API被随意篡改
沙箱安全机制
如上图自定义了一个java.lang.GjTest类加载的时候报错，这种机制就是沙箱安全机制用来保护核心API的安全。
Q&A
JVM表示两个Class对象是否一致
- 类的完整类名必须一致，包括包名
- 加载这个类的ClassLoader(指同一个ClassLoader实例对象)必须相同
类加载器的引用
如果一个类型是由用户类加载器加载的，那么JVM会将这个类加载器的一个引用作为类型信息的一部分保存在方法区中。当解析到一个类型到另一个类型的引用的时候，JVM需要保证这两个类型的类加载器是相同的。
类的主动使用和被动使用
主动使用
- 创建类的实例
- 访问某个类或接口的静态变量或对该静态变量赋值
- 调用类的静态方法
- 反射
- 初始化一个类的子类
- Java虚拟机启动时被标明为启动类的类
- 动态语言支持
除了以上七种情况，其他使用Java类的方式都看作是对类的被动使用，都不会导致类的初始化。