深入理解Java类加载

ゝ一纸荒年。 2022-08-22 00:12 189阅读 0赞

### 类的加载过程 ###

Java类从加载到卸载大致如下  
![加载过程][20160508123354941]  
  
其中的部分工作内容：

#### 一、加载 ####

使用类的全名获取二进制流，在内存中生成class对象。

#### 二、验证 ####

保证class文件中内容不会危害虚拟机自身的安全等。

#### 三、准备 ####

为类变量分配初始值。final等修饰的固定变量分配具体值，其他分配零值。

#### 四、解析 ####

虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程

### 类加载器 ###

（1）Bootstrap ClassLoader

> 这个加载器是由c++实现，是虚拟机的一部分，主要加载rt.jar等核心jar。

（2）ExtClassLoader

> 负责加载jre/lib/ext中的jar包

（3）AppClassLoader

> 负责加载用户类路径上的类

### 双亲委托模型 ###

#### 介绍 ####

当一个ClassLoader实例需要加载某个类时，它会试图亲自搜索某个类之前，先把这个任务委托给它的父类加载器，这个过程是由上至下依次检查的，首先由最顶层的类加载器Bootstrap ClassLoader试图加载，如果没加载到，则把任务转交给Extension ClassLoader试图加载，如果也没加载到，则转交给App ClassLoader 进行加载，如果它也没有加载得到的话，则返回给委托的发起者，由它到指定的文件系统或网络等URL中加载该类。

### 自己实现一个ClassLoader ###

public class MyClassLoader extends ClassLoader { 
    
        @Override  
        protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {  
            Class clazz = null;//this.findLoadedClass(name); // 父类已加载 
            //if (clazz == null) { //检查该类是否已被加载过 
            byte[] classData = getClassData(name);  //根据类的二进制名称,获得该class文件的字节码数组 
            if (classData == null) {  
                throw new ClassNotFoundException();  
            }  
            clazz = defineClass(name, classData, 0, classData.length);  //将class的字节码数组转换成Class类的实例 
            //} 
            return clazz;  
        }  
    
        private byte[] getClassData(String className) {
            ByteArrayOutputStream stream = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len = 0;
    
            String path = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop" + File.separator;
            path += className.replace('.', File.separatorChar) + ".class";
    
            try {
                InputStream is = new FileInputStream(path);
                while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
                    stream.write(buffer, 0, len);
                }
                return stream.toByteArray();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }  
    }

public class Test {
    
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
            MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader();
            String path = "MapTest";
    
            Class<?> clazz = classLoader.loadClass(path);
            System.out.println(clazz.getClassLoader());
            System.out.println(clazz.getName());
        }
    }

输出：  
cn.test.jvm.MyClassLoader@97d01f  
MapTest

### 一些问题 ###

#### 为什么使用这种加载模型 ####

因为这样可以避免重复加载，当父亲已经加载了该类的时候，就没有必要子ClassLoader再加载一次。考虑到安全因素，我们试想一下，如果不使用这种委托模式，那我们就可以随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义的类型，这样会存在非常大的安全隐患，而双亲委托的方式，就可以避免这种情况，因为String已经在启动时就被引导类加载器（Bootstrcp ClassLoader）加载，所以用户自定义的ClassLoader永远也无法加载一个自己写的String，除非你改变JDK中ClassLoader搜索类的默认算法。

#### Class.forName和ClassLoader.loadClass()区别？ ####

Class的装载分了三个阶段，loading，linking和initializing，  
Class.forName(className) 实际上是调用Class.forName(className, true, this.getClass().getClassLoader())。注意第二个参数，是指Class被loading后是不是必须被初始化。ClassLoader.loadClass(className)实际上调用的是ClassLoader.loadClass(name, false)，第二个参数指出Class是否被link。区别就出来了。Class.forName(className)装载的class已经被初始化，而ClassLoader.loadClass(className)装载的class还没有被link。forName支持数组类型，loadClass不支持数组一般情况下，这两个方法效果一样，都能装载Class。但如果程序依赖于Class是否被初始化，就必须用Class.forName(name)了。

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