Java 类加载和类加载器-蒲公英云

Java 类加载和类加载器

亦凉 2023-09-26 23:44 20阅读 0赞

类加载

Java 的类加载阶段分为：加载、链接、初始化，而链接的过程中包括：验证、准备、解析

加载

将类的字节码载入方法区中，内部采用 C++ 的 instanceKclass 描述 Java 类

instanceKclass 的重要字段：

_java_mirror：Java 类镜像，存放类对象的地址，例如对于 String，存放的就是String.class
_super：即父类
_methods：即方法
_constants：即常量池
_class_loader：类加载器
_vtable：虚方法表
_itable：接口方法表

format_png

链接

链接阶段包括验证、准备、初始化三个部分

验证

验证类是否符合 JVM 规范，进行安全性检查，例如：检查 Java 文件的魔数

准备

为 static 变量分配地址空间，设置默认值

static 变量分配空间和赋值是两个步骤，分配空间是在准备阶段完成，而赋值是在初始化阶段完成；
若 static 变量是 final 类型的，且变量类型为基本数据类型或者字符串对象，则在准备阶段进行赋值；
若 static 变量是 final 类型的，且变量类型为引用对象，则仍在初始化阶段进行赋值；

解析

将常量池中的符号引用解析为直接引用

初始化

初始化调用 <cinit>()v，即执行类的构造方法，代码块等，虚拟机会保证这个类的线程安全

发生的时机

概括的说，类的初始化是懒惰的

main 方法所在的类，总会被首先初始化；
首次访问类的静态变量或者静态方法，因为这些变量不是 final 的，会在类的初始化阶段进行赋值；
子类初始化，会引起父类的初始化；
子类方法父类的静态变量，会导致父类的初始化；
Class.forName；
new 会导致初始化；

不会触发类的初始化

访问类的 static final 静态变量（基本类型和字符串），不会被初始化，因为这些变量的赋值是在准备阶段；
类对象.class 不会触发类的初始化；
创建该类的数组不会触发初始化；
类加载器的 loadClass 方法；
Class.forName 的参数 2 为 false 时

类加载器

以 JDK8 为例

名称	加载哪里的类	说明
Bootstrap ClassLoader	JAVA_HOME/jre/lib	无法直接访问
Extension ClassLoader	JAVA_HOME/jre/lib/ext	上级为 Bootstrap ClassLoader，访问为 null
Application ClassLoader	classpath	上级为 Extension ClassLoader
自定义类加载器	自定义	上级为 Application ClassLoader

类加载器的作用：加载类的二进制字节码

双亲委派模式

双亲委派模式是一种Java类加载机制，它定义了一种层次化的父子关系，由父类加载器向下委派请求，直到找到合适的类加载器为止。

首先会检查缓存，查找该加载器是否已经加载过这个类了，如果没有就去父类的加载器中去寻找；
如果缓存中没有找到，就会自顶而下用的类加载器去创建该类；

最终返回该类即可；

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)

    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // First, check if the class has already been loaded
        // 检查缓存，是否已经加载过这个类
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {
                    // 向上级的累加器中找
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    // 向 Bootstrap 类加载器中找
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // ClassNotFoundException thrown if class not found
                // from the non-null parent class loader
            }
            // 如果缓存没有找到，就去创建
            if (c == null) {
                // If still not found, then invoke findClass in order
                // to find the class.
                long t1 = System.nanoTime();
                // 调用 findClass 去创建类
                c = findClass(name);
                // this is the defining class loader; record the stats
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}