java类加载过程,了解一下?

先了解一下:

什么是类的加载:jvm将class文读取到内存中,经过对class文件的校验、转换解析、初始化最终在jvm的heap和方法区分配内存形成可以被jvm直接使用的类型的过程。

生命周期:7个阶段依次为:Loading(加载)Verification (验证)Preparation (准备)Resolution(连接) Initialization (初始化)Using(使用) Unloading(卸载)

加载Loading

这个阶段jvm完成以下动作:
首先  类加载器通过类的全路径限定名读取类的二进制字节流,
然后  将二进制字节流代表的类结构转化到运行时数据区的 方法区中,
最后  在jvm堆中生成代表这个类的java.lang.Class实例(不是这个类的实例)

类加载器

获取类的二进制流 既可以使用jvm自带的类加载器,也可以自己写加载器来加载,这一小步是完全可控的。不同的加载器可以从各种地方读取:zip包jar包,class文件,网络流 。。。读取类的二进制字节流

同一个加载器加载的同源类才是真的同类。不同加载器加载同源类,不是同类!instanceof为FALSE

类加载的双亲委派模型

各个加载器都是先委托自己的父加载器加载类,若确实没加载到再自己来加载

于是java默认的类查找加载顺序是自顶向下的,树状结构

双亲委托的意图是保证java类型体系中最基础的行为一致,优先加载JDK中的类

加载器主要有四种:

  • jvm启动类加载器bootstrap loader,用c++实现为jvm的一部分(仅指sun的hotspot),负责 JAVA_HOME/lib下面的类库中的类的加载,这个加载器,java程序无法引用到。

  • 扩展类加载器Extension Loader,由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader类实现,可在java中使用,负责JAVA_HOME/lib/ext 目录和java.ext.dir目录中类库的类的加载。

  • 应用系统类加载器Application System Loader,由sun.misc.Louncher$AppClassLoader实现,负责加载用户类路径中类库中的类,如果没有使用自定义的加载器,这个就是默认的 加载器!

  • 用户自定义加载器 自己定义从哪里加载类的二进制流

1,类加载的过程
Java程序运行的场所是内存,当在命令行下执行:
java HelloWorld
命令的时候,JVM会将HelloWorld.class加载到内存中,并形成一个Class的对象HelloWorld.class。
其中的过程就是类加载过程:
1、寻找jre目录,寻找jvm.dll,并初始化JVM;
2、产生一个Bootstrap Loader(启动类加载器);
3、Bootstrap Loader自动加载Extended Loader(标准扩展类加载器),并将其父Loader设为Bootstrap Loader。
4、Bootstrap Loader自动加载AppClass Loader(系统类加载器),并将其父Loader设为Extended Loader。
5、最后由AppClass Loader加载HelloWorld类。
2,类加载器各自搜索的目录
Bootstrap、 ExtClassLoader、 AppClassLoader都是类加载器,Bootstrap是本地代码编写的,而ExtClassLoader、 AppClassLoader都是都java编写的,都在rt.jar中。

1、Bootstrap Loader(启动类加载器):加载System.getProperty("sun.boot.class.path")所指定的路径或jar。
2、Extended Loader(标准扩展类加载器ExtClassLoader):加载System.getProperty("java.ext.dirs")所指定的路径或jar。在使用Java运行程序时,也可以指定其搜索路径,例如:java -Djava.ext.dirs=d:projects	estprojclasses HelloWorld
3、AppClass Loader(系统类加载器AppClassLoader):加载System.getProperty("java.class.path")所指定的路径或jar。在使用Java运行程序时,也可以加上-cp来覆盖原有的Classpath设置,例如: java -cp ./lavasoft/classes HelloWorld
 
ExtClassLoader和AppClassLoader在JVM启动后,会在JVM中保存一份,并且在程序运行中无法改变其搜索路径。如果想在运行时从其他搜索路径加载类,就要产生新的类加载器。
3,类加载器的特点
1、运行一个程序时,总是由AppClass Loader(系统类加载器)开始加载指定的类。
2、在加载类时,每个类加载器会将加载任务上交给其父,如果其父找不到,再由自己去加载。
3、Bootstrap Loader(启动类加载器)是最顶级的类加载器了,其父加载器为null.
4,类加载器的获取
public class HelloWorld { 
        public static void main(String[] args) { 
                HelloWorld hello = new HelloWorld(); 
                Class c = hello.getClass(); 
                ClassLoader loader = c.getClassLoader(); 
                System.out.println(loader); 
                System.out.println(loader.getParent()); 
                System.out.println(loader.getParent().getParent()); 
        } 
}

运行结果:

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@5c647e05
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@3d4eac69
null

从上面的结果可以看出,并没有获取到ExtClassLoader的父Loader,原因是Bootstrap Loader(启动类加载器)是用C语言实现的,找不到一个确定的返回父Loader的方式,于是就返回null。

5,类的加载
类加载有三种方式:
1、命令行启动应用时候由JVM初始化加载
2、通过Class.forName()方法动态加载
3、通过ClassLoader.loadClass()方法动态加载
 
三种方式区别比较大,看个例子就明白了:
public class HelloWorld { 
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { 
                ClassLoader loader = HelloWorld.class.getClassLoader(); 
                System.out.println(loader); 
                //使用ClassLoader.loadClass()来加载类,不会执行初始化块 
                loader.loadClass("Test2"); 
                //使用Class.forName()来加载类,默认会执行初始化块 
//                Class.forName("Test2"); 
                //使用Class.forName()来加载类,并指定ClassLoader,初始化时不执行静态块 
//                Class.forName("Test2", false, loader); 
        } 
}
 
public class Test2 { 
        static { 
                System.out.println("静态初始化块执行了!"); 
        } 
}
 
分别切换加载方式,会有不同的输出结果。
6,自定义ClassLoad
为了说明问题,先看例子:
package test; 

import java.net.MalformedURLException; 
import java.net.URL; 
import java.net.URLClassLoader; 

public class MyClassLoader { 
        public static void main(String[] args) throws MalformedURLException, ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException { 
                URL url = new URL("file:/E:\projects\testScanner\out\production\testScanner"); 
                ClassLoader myloader = new URLClassLoader(new URL[]{url}); 
                Class c = myloader.loadClass("test.Test3"); 
                System.out.println("----------"); 
                Test3 t3 = (Test3) c.newInstance(); 
        } 
}
 
public class Test3 { 
        static { 
                System.out.println("Test3的静态初始化块执行了!"); 
        } 
}
 
运行后:
---------- 
Test3的静态初始化块执行了! 

Process finished with exit code 0
 
可以看出自定义了ClassLoader myloader = new URLClassLoader(new URL[]{url});已经成功将类Test3加载到内存了,并通过默认构造方法构造了对象Test3 t3 = (Test3) c.newInstance();
 
有关ClassLoader还有很重要一点:
同一个ClassLoader加载的类文件,只有一个Class实例。但是,如果同一个类文件被不同的ClassLoader载入,则会有两份不同的ClassLoader实例(前提是着两个类加载器不能用相同的父类加载器)。

  

OSGi的网状加载模型

双亲委派是java设计者推荐的类加载器实现方式,可以在遵循的基础上扩展,自定义类加载器的实现机制。

OSGi事实上的java模块化标准,他自定义的类加载器,能很多好实现模块化和模块的热部署:更换一个bundle时,连同这个bundle的类加载器一同换掉。

OSGi中java.*开头的类按照双亲加载机制加载,而其他类则都是由平级的类加载器加载的,形成一张网。 

验证verification

Loading和 验证是交叉进行的,验证二进制字节流代表的字节码文件是否合格,主要从一下几方面判断:

文件格式:参看class文件格式详解,经过文件格式验证之后的字节流才能进入方法区分配内存来存储。

元数据验证:是否符合java语言规范

字节码验证:数据流和控制流的分析,这一步最复杂

符号引用验证:符号引用转化为直接引用时(解析阶段),检测对类自身以外的信息进行存在性、可访问性验证

如果确认代码安全无误,可用 -Xverify:none关闭大部分类的验证,加快类加载时间

准备preparation

在方法区中给类的类变量(static修饰)分配内存

然后初始化其值,如果类变量是常量,则直接赋值为该常量值否则为java类型的默认的零值。

解析resolution

指将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

初始化initialization

这个阶段才真正开始执行java代码,静态代码块和设置变量的初始值为程序员设定的值

主动引用

有且只有下面5种情况才会立即初始化类,称为主动引用:

  • new 对象时

  • 读取或设置类的静态字段(除了 被final,已在编译期把结果放入常量池的 静态字段)或调用类的静态方法时;

  • 用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用没初始化过的类时

  • 初始化一个类时发现其父类没初始化,则要先初始化其父类

  • 含main方法的那个类,jvm启动时,需要指定一个执行主类,jvm先初始化这个类

其他对类的引用 称为被动引用,加载类时不会进行初始化动作

子类继承父类时的初始化顺序

   1.首先初始化父类的static变量和块,按出现顺序

   2.初始化子类的static变量和块,按出现顺序

   3.初始化父类的普通变量,调用父类的构造函数

   4.初始化子类的普通变量,调用子类的构造函数

类的初始化过程发生时刻: 

1. T是一个类,当T的一个实例创建的时候,也就是T t = new T(); 

2. T的一个静态方法被调用的时候,也就是 T.staticField(); 

3. T的静态属性被赋值的时候,T.staticField = o; 

4. T的一个静态属性被使用的时候,也就是 Object o = T.staticField; 但是它不是常量。 

5. T is a top level class , and an assert statement  lexically nested 

 

 

1,类加载的过程

Java程序运行的场所是内存,当在命令行下执行:
java HelloWorld
命令的时候,JVM会将HelloWorld.class加载到内存中,并形成一个Class的对象HelloWorld.class。
其中的过程就是类加载过程:
1、寻找jre目录,寻找jvm.dll,并初始化JVM;
2、产生一个Bootstrap Loader(启动类加载器);
3、Bootstrap Loader自动加载Extended Loader(标准扩展类加载器),并将其父Loader设为Bootstrap Loader。
4、Bootstrap Loader自动加载AppClass Loader(系统类加载器),并将其父Loader设为Extended Loader。
5、最后由AppClass Loader加载HelloWorld类。

2,类加载器各自搜索的目录

Bootstrap、 ExtClassLoader、 AppClassLoader都是类加载器,Bootstrap是本地代码编写的,而ExtClassLoader、 AppClassLoader都是都java编写的,都在rt.jar中。

1、Bootstrap Loader(启动类加载器):加载System.getProperty("sun.boot.class.path")所指定的路径或jar。
2、Extended Loader(标准扩展类加载器ExtClassLoader):加载System.getProperty("java.ext.dirs")所指定的路径或jar。在使用Java运行程序时,也可以指定其搜索路径,例如:java -Djava.ext.dirs=d:projects estprojclasses HelloWorld
3、AppClass Loader(系统类加载器AppClassLoader):加载System.getProperty("java.class.path")所指定的路径或jar。在使用Java运行程序时,也可以加上-cp来覆盖原有的Classpath设置,例如: java -cp ./lavasoft/classes HelloWorld
 
ExtClassLoader和AppClassLoader在JVM启动后,会在JVM中保存一份,并且在程序运行中无法改变其搜索路径。如果想在运行时从其他搜索路径加载类,就要产生新的类加载器。

3,类加载器的特点

1、运行一个程序时,总是由AppClass Loader(系统类加载器)开始加载指定的类。
2、在加载类时,每个类加载器会将加载任务上交给其父,如果其父找不到,再由自己去加载。
3、Bootstrap Loader(启动类加载器)是最顶级的类加载器了,其父加载器为null.

4,类加载器的获取

public class HelloWorld { 
        public static void main(String[] args) { 
                HelloWorld hello = new HelloWorld(); 
                Class c = hello.getClass(); 
                ClassLoader loader = c.getClassLoader(); 
                System.out.println(loader); 
                System.out.println(loader.getParent()); 
                System.out.println(loader.getParent().getParent()); 
        } 
}

运行结果:

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@5c647e05
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@3d4eac69
null

从上面的结果可以看出,并没有获取到ExtClassLoader的父Loader,原因是Bootstrap Loader(启动类加载器)是用C语言实现的,找不到一个确定的返回父Loader的方式,于是就返回null。

5,类的加载

类加载有三种方式:
1、命令行启动应用时候由JVM初始化加载
2、通过Class.forName()方法动态加载
3、通过ClassLoader.loadClass()方法动态加载
 
三种方式区别比较大,看个例子就明白了:
public class HelloWorld { 
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { 
                ClassLoader loader = HelloWorld.class.getClassLoader(); 
                System.out.println(loader); 
                //使用ClassLoader.loadClass()来加载类,不会执行初始化块 
                loader.loadClass("Test2"); 
                //使用Class.forName()来加载类,默认会执行初始化块 
//                Class.forName("Test2"); 
                //使用Class.forName()来加载类,并指定ClassLoader,初始化时不执行静态块 
//                Class.forName("Test2", false, loader); 
        } 
}
 
public class Test2 { 
        static { 
                System.out.println("静态初始化块执行了!"); 
        } 
}
 
分别切换加载方式,会有不同的输出结果。

6,自定义ClassLoad

为了说明问题,先看例子:
package test; 

import java.net.MalformedURLException; 
import java.net.URL; 
import java.net.URLClassLoader; 

public class MyClassLoader { 
        public static void main(String[] args) throws MalformedURLException, ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException { 
                URL url = new URL("file:/E:\projects\testScanner\out\production\testScanner"); 
                ClassLoader myloader = new URLClassLoader(new URL[]{url}); 
                Class c = myloader.loadClass("test.Test3"); 
                System.out.println("----------"); 
                Test3 t3 = (Test3) c.newInstance(); 
        } 
}
 
public class Test3 { 
        static { 
                System.out.println("Test3的静态初始化块执行了!"); 
        } 
}
 
运行后:
---------- 
Test3的静态初始化块执行了! 

Process finished with exit code 0
 
可以看出自定义了ClassLoader myloader = new URLClassLoader(new URL[]{url});已经成功将类Test3加载到内存了,并通过默认构造方法构造了对象Test3 t3 = (Test3) c.newInstance();
 
有关ClassLoader还有很重要一点:
同一个ClassLoader加载的类文件,只有一个Class实例。但是,如果同一个类文件被不同的ClassLoader载入,则会有两份不同的ClassLoader实例(前提是着两个类加载器不能用相同的父类加载器)。
原文地址:https://www.cnblogs.com/vlsion/p/9213417.html