Java类加载

客官°小女子只卖身不卖艺 2021-09-26 14:38 342阅读 0赞

了解Java类加载

你想写ClassLoaders吗？或者你是否遇到  
“意外的”ClassCastException或LinkageError以及  
“加载器约束违规”的奇怪消息。那么，现在该仔细看看  
Java类加载过程。

什么是ClassLoader以及它如何加载？

Java类由java.lang.ClassLoader 类的实例加载。  
java.lang.ClassLoader本身是一个抽象类，所以一个类加载器只能有  
一个java.lang.ClassLoader的具体子类的实例。如果是这种情况，哪个类加载器加载  
java.lang.ClassLoader类本身？（经典的“谁将加载loader”引导问题）。  
事实证明，JVM中内置了一个引导类加载器。引导  
加载器加载java.lang.ClassLoader和许多其他Java平台类。

为了加载特定的Java类，比如说com.acme.Foo，JVM调用java.lang.ClassLoader的loadClass  
方法（实际上，JVM寻找loadClassInternal方法 - 如果发现  
它使用该方法，否则JVM使用loadClass。 loadClassInternal方法调用loadClass）。  
loadClass接收要加载的类的名称并返回表示  
加载的类的java.lang.Class实例。实际上，loadClass方法查找.class文件（或URL）的实际字节，并调用  
defineClass  
方法来构造byte数组外的java.lang.Class。在其上调用loadClass的Loader被  
称为启动加载器（即，JVM使用该加载器启动加载）。但是，启动加载程序  
不需要为类直接找到byte \[\]，而是可以将类加载委派给  
另一个类加载器（例如，它的父加载器） -  
本身可以委托给另一个加载器等等。最后  
，委托链中的一些类加载器对象最终调用defineClass方法来实际加载相关的类（com.acme.Foo）。  
这个特别的程序叫定义装载机的com.acme.Foo。在运行时，Java类  
由该对唯一标识 - 该类的完全限定名称以及加载它的定义加载器。  
如果相同的命名（即相同的完全限定名称）类由两个不同的装载器定义，则这些类  
是不同的 - 即使.class字节相同并从相同的位置（URL）加载。

多少个类加载器以及它们从哪里加载？

即使有一个很好的旧简单的“hello world”Java程序，也有至少3个类装载机。

引导加载程序  
加载平台类（如java.lang.Object，java.lang.Thread等）  
从rt.jar加载类（JREHOME/lib/rt.jar）−Xbootclasspath可用于更改引导类路径−Xbootclasspath/p：和−Xbootclasspath/a：可用于预先添加/追加其他引导目录−这样做时非常谨慎。在大多数情况下，您希望避免使用引导类路径进行播放。在Sun的实现中，只读System属性sun.boot.class.path被设置为指向引导类路径。请注意，在运行时不能更改此属性−如果更改了无效的值。该加载器由Javanull表示。即，例如，java.lang.Object.class。getClassLoader（）会返回null（所以对于其他引导类如java.lang.Integer，java.awt.Frame，java.sql.DriverManager等）扩展类加载器从已安装的可选包中加载类从  J R E H O M E / l i b / r t . j a r ） − X b o o t c l a s s p a t h 可 用 于 更 改 引 导 类 路 径 − X b o o t c l a s s p a t h / p ： 和 − X b o o t c l a s s p a t h / a ： 可 用 于 预 先 添 加 / 追 加 其 他 引 导 目 录 − 这 样 做 时 非 常 谨 慎 。 在 大 多 数 情 况 下 ， 您 希 望 避 免 使 用 引 导 类 路 径 进 行 播 放 。 在 S u n 的 实 现 中 ， 只 读 S y s t e m 属 性 s u n . b o o t . c l a s s . p a t h 被 设 置 为 指 向 引 导 类 路 径 。 请 注 意 ， 在 运 行 时 不 能 更 改 此 属 性 − 如 果 更 改 了 无 效 的 值 。 该 加 载 器 由 J a v a n u l l 表 示 。 即 ， 例 如 ， j a v a . l a n g . O b j e c t . c l a s s 。 g e t C l a s s L o a d e r （ ） 会 返 回 n u l l （ 所 以 对 于 其 他 引 导 类 如 j a v a . l a n g . I n t e g e r ， j a v a . a w t . F r a m e ， j a v a . s q l . D r i v e r M a n a g e r 等 ） 扩 展 类 加 载 器 从 已 安 装 的 可 选 包 中 加 载 类 从  JRE\_HOME / lib / ext目录下的jar文件加载类  
系统属性java.ext.dirs可能被设置为  
使用-Djava.ext.dirs命令行选项更改扩展目录。  
在Sun的实现中，这是sun.misc.Launcher $ ExtClassLoader的一个实例（实际上它是  
sun.misc.Launcher类的内部类）。  
以编程方式，您可以读取（只读！）系统属性java.ext.dirs以查找  
哪些目录用作扩展目录。请注意，您无法  
在运行时更改此属性 - 如果更改了无效的值。  
应用类加载器  
从应用程序类路径加载类  
应用程序类路径使用  
环境变量CLASSPATH（或）  
带有Java启动器的-cp或-classpath选项

如果CLASSPATH和-cp都丢失，则“。” （当前目录）被使用。  
只读System属性java.class.path具有  
应用程序类路径的值。请注意，您无法在运行时更改此属性 -  
如果更改了无效的值。  
java.lang.ClassLoader.getSystemClassLoader（）  
返回这个加载器  
这个加载器也被（称为“系统类加载器”）  
（不会与加载Java“系统”类的引导加载器混淆）。  
这是加载Java应用程序的“主”类（使用主要方法的类）的加载器。  
在Sun的实现中，这是sun.misc.Launcher $ AppClassLoader的一个实例（实际上它是  
sun.misc.Launcher类的内部类）。  
默认的应用程序加载器使用扩展加载器作为其父装载器。  
您可以通过命令行选项-Djava.system.class.loader更改应用程序类加载器。该值  
指定java.lang.ClassLoader类的子类的名称。首先默认的应用程序  
加载器加载命名的类（并且这个类必须在CLASSPATH或-cp中）并创建  
它的一个实例。新创建的加载器用于加载应用程序主类。

典型的类装载流程

让我们假设你正在运行一个“hello world”java程序。我们将如何加载类。JVM使用  
“应用程序类加载器” 加载主类。如果您运行以下程序

class Main {
    public static void main(String[] args) {
                System.out.println(Main.class.getClassLoader());javax.swing.JFrame f = new javax.swing.JFrame();
                f.setVisible(true);SomeAppClass s = new SomeAppClass();
    }
    }

它打印类似的东西  
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@17943a4  
每当必须从Main类中解析对其他类的引用时，JVM就会  
使用Main类的定义加载器 - 应用程序类加载器 - 作为启动加载器。  
在上面的示例中，要加载类javax.swing.JFrame，JVM将使用应用程序  
类加载器作为启动加载器。即JVM将  
在应用程序类加载器上调用loadClass（）（loadClassInternal）。应用程序类加载器将其委托给扩展  
类加载器。扩展类加载器检查它是否是引导类  
（使用私有方法 - ClassLoader.findBootstrapClass），并且引导加载器  
定义该类从rt.jar加载它。当必须解析对SomeAppClass的引用时，  
JVM遵循相同的流程 - 它使用应用程序类加载器作为启动加载器  
。应用程序加载器将其委托给扩展加载器。扩展加载程序使用  
引导加载程序进行检查 Bootstrap加载程序不会找到“SomeAppClass”。然后扩展装载器检查  
“SomeAppClass”是否在任何扩展器中，并且它不会找到任何扩展器。然后应用程序  
类加载器检查应用程序CLASSPATH中的.class字节。如果发现，它定义  
相同。如果不是，则会抛出NoClassDefFoundError。

概要

类是通过定义加载器和完全限定名来唯一标识的。  
即使从  
文件系统中相同位置的相同.class字节加载类，如果定义的加载程序不同，类也是不同的。  
类加载器将加载委托给父装载器。  
为了加载从“Bar”类引用的类“Foo”，JVM使用Bar的定义加载器  
作为启动加载器。JVM将在Bar的定义加载器上调用loadClass（“Foo”）。  
JVM缓存 - >每次  
启动加载时的运行时类记录。JVM将在随后的解决方案中使用缓存。即不会  
为每个引用调用loadClass 。这确保了时间不变 - 即，  
不会允许为相同的类名加载不同的.class字节的ClassLoader 。它被  
缓存保存。编写好的类加载器必须通过ClassLoader.findLoadedClass（）  
调用来检查缓存。

原文地址：[https://blogs.oracle.com/sundararajan/understanding-java-class-loading][https_blogs.oracle.com_sundararajan_understanding-java-class-loading]

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