01 类加载机制解析一
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1 类加载器初始化和加载类的过程
package study.wyy.jvm.classLoader;import study.wyy.jvm.model.User;public class Math { public static User user = new User(); public static int initData = 666; // 一个方法对应一个栈帧内存区域 public int compute() { int a = 1; int b = 2; int c = (a + b) * 10; return c; } public static void main(String[] args) { Math math = new Math(); math.compute(); }} 上面这个代码的大致过程就是如下：
其中loadClass的类加载过程有如下几步： 加载 >> 验证 >> 准备 >> 解析 >> 初始化 >> 使用 >> 卸载 - 加载：在硬盘上查找并通过IO读入字节码文件，使用到类时才会加载，例如调用类的 main()方法，new对象等等，在加载阶段会在内存中生成一个代表这个类的 java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口
- 验证：校验字节码文件的正确性
- 准备：给类的静态变量分配内存，并赋予默认值
- 比如int的默认值就是0，bool的默认值就是false，比如上面的initData
- 解析：将符号引用替换为直接引用，该阶段会把一些静态方法(符号引用，比如 main()方法，类名，方法名，修饰符等在JAVA虚拟机内部有个专业名词叫做符号)替换为指向数据所存内存的指针或句柄等(直接引用)，这是所谓的
静态链接过程(类加载期间完成) - 初始化：对类的静态变量初始化为指定的值，执行静态代码块
- initData此时就会被初始化为666
扩展: 动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用。
- 类被加载到方法区中后主要包含 运行时常量池、类型信息、字段信息、方法信息、类加载器的引用、对应class实例的引用等信息。
- 类加载器的引用：这个类到类加载器实例的引用
- 对应class实例的引用：类加载器在加载类信息放到方法区中后，会创建一个对应的Class 类型的 对象实例放到堆(Heap)中, 作为开发人员访问方法区中类定义的入口和切入点。
2 懒加载（动态加载？）
主类在运行过程中如果使用到其它类，会逐步加载这些类。 jar包或war包里的类不是一次性全部加载的，是使用到时才加载。
简单演示一下下：
package study.wyy.jvm.classLoader;public class TestDynamicLoad { static { System.out.println("*************load TestDynamicLoad************"); } public static void main(String[] args) { new A(); System.out.println("*************load test************"); // 这里没去new B，只是声明了而已 B b = null; }}class A { static { System.out.println("*************load A ************"); } public A() { System.out.println("*************initial A ************"); }}class B { static { System.out.println("*************load B ************"); } public B() { System.out.println("*************initial B ************"); }} 分析代码特点：
- 没去new B，只是声明了而已
- A是new了
输出结果
*************load TestDynamicLoad*************************load A *************************initial A *************************load test************
总结
- 肯定会先加载TestDynamicLoad，就会去执行静态代码块，然后执行内部的main
- 这时候发现需要去加载A，就会执行A的静态代码块，然后执行A的构造方法
- 但是B只是声明了，没有去使用，不会去加载B，所有B的静态代码块也没有执行，更不会去执行构造了，除非使用了B（new B，调用B的静态方法等）
3 类加载器
3.1 类加载器简单介绍
上面的类加载过程主要是通过类加载器来实现的，Java里有如下几种类加载器
- 引导类加载器(C++实现)：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如 rt.jar、charsets.jar等
- 扩展类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR 类包
- 应用程序类加载器：负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加载你自己写的那些类
- 自定义加载器：负责加载用户自定义路径下的类包
简单演示：
public class TestJDKClassLoader { public static void main(String[] args) { System.out.println(String.class.getClassLoader()); System.out.println(DESKeyFactory.class.getClassLoader()); System.out.println(TestJDKClassLoader.class.getClassLoader()); System.out.println(); }} 输出结果
nullsun.misc.Launcher$ExtClassLoader@7f31245asun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
为什么String的ClassLoader是null
String 是java的核心基础类，由引导类加载器加载，而引导类加载器是C++实现的，是C++的对象，在Java中是拿不到的。
3.1 类加载器的初始化
开头的图中已经说了：C++会调用java代码（getLauncher方法）创建jvm启动器sun.misc.Launcher#Launcher，再有这个类去加载其他的类加载器（除了引导类加载器）
部分源码
public class Launcher { private static URLStreamHandlerFactory factory = new Factory(); // 可见在这个加载的时候就会new这个类的对象， private static Launcher launcher = new Launcher(); private static String bootClassPath = System.getProperty("sun.boot.class.path"); public static Launcher getLauncher() { return launcher; } // 构造方法的时候会给其赋值为APPClassLoader private ClassLoader loader; 。。。 在看一下其构造方法
public Launcher() { // Create the extension class loader ClassLoader extcl; try { // 获取ExtClassLoader（扩展类加载器） extcl = ExtClassLoader.getExtClassLoader(); } catch (IOException e) { throw new InternalError( "Could not create extension class loader", e); } // Now create the class loader to use to launch the application try { // 其赋值为APPClassLoader loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl); } catch (IOException e) { throw new InternalError( "Could not create application class loader", e); } // Also set the context class loader for the primordial thread. Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader); // Finally, install a security manager if requested String s = System.getProperty("java.security.manager"); if (s != null) { // init FileSystem machinery before SecurityManager installation sun.nio.fs.DefaultFileSystemProvider.create(); SecurityManager sm = null; if ("".equals(s) || "default".equals(s)) { sm = new java.lang.SecurityManager(); } else { try { sm = (SecurityManager)loader.loadClass(s).newInstance(); } catch (IllegalAccessException e) { } catch (InstantiationException e) { } catch (ClassNotFoundException e) { } catch (ClassCastException e) { } } if (sm != null) { System.setSecurityManager(sm); } else { throw new InternalError( "Could not create SecurityManager: " + s); } } } ExtClassLoader.getExtClassLoader();
/** * create an ExtClassLoader. The ExtClassLoader is created * within a context that limits which files it can read */ public static ExtClassLoader getExtClassLoader() throws IOException { if (instance == null) { synchronized(ExtClassLoader.class) { if (instance == null) { instance = createExtClassLoader(); } } } return instance; } createExtClassLoader()
private static ExtClassLoader createExtClassLoader() throws IOException { try { // Prior implementations of this doPrivileged() block supplied // aa synthesized ACC via a call to the private method // ExtClassLoader.getContext(). return AccessController.doPrivileged( new PrivilegedExceptionAction () { public ExtClassLoader run() throws IOException { // getExtDirs：获取 String s = System.getProperty("java.ext.dirs"); // 这个路径下的class文件 final File[] dirs = getExtDirs(); int len = dirs.length; for (int i = 0; i < len; i++) { MetaIndex.registerDirectory(dirs[i]); } // 主要是这里构建了ExtClassLoader，上面是一些安全检查 return new ExtClassLoader(dirs); } }); } catch (java.security.PrivilegedActionException e) { throw (IOException) e.getException(); } } new ExtClassLoader(dirs)
/* * Creates a new ExtClassLoader for the specified directories. */ public ExtClassLoader(File[] dirs) throws IOException { // 调用父类UrLClassLoader的构造，加载我们磁盘上的文件， // 注意这里的第二个参数是null super(getExtURLs(dirs), null, factory); SharedSecrets.getJavaNetAccess(). getURLClassPath(this).initLookupCache(this); } loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);
注意这里将刚刚的extClassLoader传了进来
public static ClassLoader getAppClassLoader(final ClassLoader extcl) throws IOException { // 获取环境变量，可以打印看一下，就是其一堆java的路径 final String s = System.getProperty("java.class.path"); final File[] path = (s == null) ? new File[0] : getClassPath(s); // 安全检查 return AccessController.doPrivileged( new PrivilegedAction () { public AppClassLoader run() { URL[] urls = (s == null) ? new URL[0] : pathToURLs(path); return new AppClassLoader(urls, extcl); } }); } new AppClassLoader(urls, extcl);
// ClassLoader parent: extClassLoaderAppClassLoader(URL[] urls, ClassLoader parent) { // // 调用父类UrLClassLoader的构造，加载我们磁盘上的文件， // 这里构造AppClassLoader第二个参数为extClassLoader，而上面构造extClassLoader传递的是null super(urls, parent, factory); ucp = SharedSecrets.getJavaNetAccess().getURLClassPath(this); ucp.initLookupCache(this);} 起初传递来的extClassLoader，干嘛了呢
**最终会在赋值给parent，也就是说AppClassLoader的parent属性是extClassLoader， extClassLoader的parent属性是null，这里的null可以理解为引导类加载器（前面提到了引导类加载器是c++实现，在JAVA层面是拿不到的，所以上面获取string类的累加载器为null） **
// java.lang.ClassLoaderprivate ClassLoader(Void unused, ClassLoader parent) { this.parent = parent; if (ParallelLoaders.isRegistered(this.getClass())) { parallelLockMap = new ConcurrentHashMap<>(); package2certs = new ConcurrentHashMap<>(); assertionLock = new Object(); } else { // no finer-grained lock; lock on the classloader instance parallelLockMap = null; package2certs = new Hashtable<>(); assertionLock = this; } } 回头看一下extClassLoader的parent属性是什么呢？
public ExtClassLoader(File[] dirs) throws IOException { // 传了一个null，这里就可以理解为之前的引导类加载器，之前打印的是她就是个null super(getExtURLs(dirs), null, factory); SharedSecrets.getJavaNetAccess(). getURLClassPath(this).initLookupCache(this); } 类加载器初始化过程： 参见类运行加载全过程图可知其中会创建JVM启动器实例sun.misc.Launcher。 sun.misc.Launcher初始化使用了单例模式设计，保证一个JVM虚拟机内只有一个 sun.misc.Launcher实例。 在Launcher构造方法内部，其创建了两个类加载器，分别是 sun.misc.Launcher.ExtClassLoader(扩展类加载器)和sun.misc.Launcher.AppClassLoader(应 用类加载器)。 JVM默认使用Launcher的getClassLoader()方法返回的类加载器AppClassLoader的实例加载我们 的应用程序。
简单验证一下
public static void main(String[] args) { ClassLoader appClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader(); ClassLoader extClassLoader = appClassLoader.getParent(); ClassLoader bootstrapLoader = extClassLoader.getParent(); System.out.println("system classLoader: " + appClassLoader); System.out.println("appClassLoader parent: " + extClassLoader); System.out.println("extClassLoader parent: " + bootstrapLoader); } 输出
system classLoader: sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2appClassLoader parent: sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@7f31245aextClassLoader parent: null
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