JVM体系结构——之类加载器

左手的ㄟ右手 2022-12-20 02:08 163阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  JVM的类加载器
 *   *  介绍
     *  种类
     *   *  虚拟机自带的加载器
         *  用户自定义的加载器
     *  类加载机制
     *   *  全盘负责
         *  双亲委派机制（沙箱安全机制）
         *  缓存机制
     *  类的生命周期

# JVM的类加载器 #

## 介绍 ##

> 负责查找和解析class文件，将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些内容转换成方法区中的运行时数据结构，这个时候ClassLoader只负责class文件的加载，由Execution Engine决定是否可以运行。

举例：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzgzOTMyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

>  *  上图中，Car.class 是由 .java 文件经过编译而来的 .class文件，存在本地磁盘
>  *  ClassLoader: 类转载器，作用就是加载并初始化 .class文件 ，得到真正的 Class 类，即模板。
>  *  Car Class : 由 Car.class 字节码文件，通过ClassLoader 加载并初始化而得，那么此时 这个 Car 就是当前类的模板，这个Car Class 模板就存在 【方法区】
>  *  car1,car2,car3 : 是由Car模板经过实例化而得，即 new出来的 --> Car car1 = new Car() , Car car2 = new Car() ,Car car3 = new Car() , 因此可知，由一个模板，可以得到多个实例对象，即模板一个，实例多个 。所以，拿car1举例，car1.getClass 可以得到其模板Car 类，Car.getClassLoader() 可得到其装载器

## 种类 ##

虚拟机自带的加载器、用户自定义的加载器。

### 虚拟机自带的加载器 ###

*  启动类加载器（根加载器）（Bootstrap）

> 由C++编写 ，程序中自带的类， 存储在$JAVAHOME/jre/lib/rt.jar中，如object类等

*  扩展类加载器（Extension）

> Java 编写 ，在我们平时看到的类路径中，凡是以javax 开头的，都是拓展包，存储在$JAVAHOME/jre/lib/ext/\*.jar 中

*  应用程序类加载器（AppClassLoader）

> 即平时程序中自定义的类 new出来的

注意：

> Java类的加载机制：  
> 启动类加载器 --> 拓展类加载器 --> 应用程序类加载器

### 用户自定义的加载器 ###

> Java.lang.ClassLoader的子类，用户可以定制类的加载方式，即如果你的程序有特殊的需求，你也可以自定义你的类加载器的加载方式 ，进入ClassLoader的源码，其为抽象类，因此在你定制化开发的时候，需要你定义自己的加载器类来继承ClassLoader抽象类即可，即 MyClassLoader extends ClassLoader

## 类加载机制 ##

### 全盘负责 ###

> 所谓全盘负责，就是当一个类加载器负责加载某个class时，该class所依赖和引用其他class也将由该类加载器负责载入，除非显示使用两外一个类加载器来载入。

### 双亲委派机制（沙箱安全机制） ###

![在这里插入图片描述][20201110113131858.png_pic_center]

前言：

> 先举一个栗子，来说明下啥叫双亲委派，比如 有一个类叫 A.java ,当要使用A类时，类加载器要先去 启动类加载器（Bootstrap）中去找，如果找到就使用启动类加载器中的A类，不继续往下执行，但是如果找不到，则依次下放，去 拓展类加载器 中找，同理找到就用，找不到就继续下放，再去 应用程序类加载器中找，找到就用，此时找不到就会报classNotFund Exception的异常。

概念：

> 当一个类收到类加载请求，它首先不会尝试自己去加载这个类，而是先把这个请求委派给父类去完成，如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，每一个层次类加载器都是如此，因此所有的类加载请求都是应该传到启动类加载器中的，只有当其父类加载器自己无法完成这个请求的时候（在他的加载路径下没有找到所需加载的Class）,子类加载器才会尝试自己去加载。

好处：

> 采用双亲委派模式的是好处是Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系，通过这种层级关可以避免类的重复加载，当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次。  
> 其次是考虑到安全因素，java核心api中定义类型不会被随意替换，假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类，通过双亲委托模式传递到启动类加载器，而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer，而直接返回已加载过的Integer.class，这样便可以防止核心API库被随意篡改。

特别说明：

> 通过双亲委派机制，类的加载永远都是从 启动类加载器开始，依次下放，保证你所写的代码，不会污染Java自带的源代码，所以出现了双亲委派机制，保证了沙箱安全

### 缓存机制 ###

> 缓存机制将会保证所有加载过的class都会被缓存，当程序中需要使用某个class时，类加载器先从缓存区中搜寻该class，只有当缓存区中不存在该class对象时，系统才会读取该类对应的二进制数据，并将其转换成class对象，存入缓冲区中。这就是为什么修改了class之后，必须重新启动JVM，程序所作的修改才会生效的原因。

## 类的生命周期 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzgzOTMyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

> 类在加载到JVM虚拟机内存开始，到卸载出内存为止，它的生命周期的一个过程：  
> **加载→验证→准备→解析→初始化→使用→卸载**

*  加载

> 通过类加载器将编译好的.class文件加载到JVM中。

举例：

> 一个jar包运行的时候会指定一个main（）方法作为入口方法。首先就会将main（）方法所在的类加载到jvm，当代码执行遇到new的时候又继续将该对象加载到jvm。

总结：

> **程序中要用到某个类的时候，就会把它加载到JVM中。**

*  验证

> 校验加载进来的.class文件是否符合指定的规则。一般就是字节码验证器验证生成的字节码是否正确，如果验证失败，会得到验证错误信息。

*  准备

> 合法的.class文件被加载到JVM中，才会继续做一些准备工作。

> 首先为这个类分配内存空间，然后为类变量（被static修饰的静态变量）赋值默认的初始值。如果类变量同时被final修饰的话，就是赋值具体的值了。

举例：

public class Student{ 
        private static int age = 25;
    }
    //此时就会为age变量分配内存空间并且为其赋值 0 这个初始值。

public class Student{ 
        private static final int age = 25;
    }
    //age被final修饰，此时就会为age变量分配内存空间并且为其赋值为 25 。

*  解析

> JVM 将常量池的符号引用替换为直接引用。其实就是我们代码中，当一个变量引用某个对象的时候，这个引用在.class文件中是以符号引用来存储的。在解析阶段会将其解析成直接引用，那么这个时候引用的目标必然已存在内存中了。

*  初始化  
    按照顺序自上而下运行类中的变量赋值语句和静态语句，类或者接口只有在首次被使用的时候才会初始化它们。

>  *  为类的静态变量赋予正确的初始值。
>  *  执行类的静态代码块。

*  使用
 *  卸载

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