JVM性能优化1 - 类加载机制

作者: 右耳菌 | 来源:发表于2022-06-06 23:27 被阅读0次

    1. 类生命周期

    1. 加载
      读取二进制内容
    2. 验证
      验证class文件格式规范、语义分析、引用验证、字节码验证
    3. 准备
      分配内存、设置类static修饰的变量初始值
    4. 解析
      类、接口、字段、类方法等解析
    5. 初始化
      为静态变量赋值;执行静态代码块
    6. 使用
      创建实例对象
    7. 卸载
      从JVM方法区中卸载
    类生命周期

    2. 类加载器

    类加载器负责装入类,搜索网络、jar、zip、文件夹、二进制数据、内存等指定位置的类资源。一个java程序运行,最少有三个类加载器实例,负责不同类的加载。

    三个类加载器
    2.1 查看类对应的加载器
    1. Bootstrap loader核心类库加载器
    2. Extension Class Loader拓展类库加载器
    3. application class loader用户应用程序加载器

    通过JDK-API进行查看:java.lang.Class.getClassLoader()返回装载类的类加载器,如果这个类是由bootstrapClassLoader加载的,那么这个方法在这种实现中将返回null。

    • 查看类加载器的实例
    /**
     * 查看类的加载器实例
     */
    public class ClassLoaderView {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            // 加载核心类库的 BootStrap ClassLoader
            System.out.println("核心类库加载器:"
                    + ClassLoaderView.class.getClassLoader().loadClass("java.lang.String").getClassLoader());
            // 加载拓展库的 Extension ClassLoader
            System.out.println("拓展类库加载器:" + ClassLoaderView.class.getClassLoader()
                    .loadClass("com.sun.nio.zipfs.ZipCoder").getClassLoader());
            // 加载应用程序的
            System.out.println("应用程序库加载器:" + ClassLoaderView.class.getClassLoader());
    
            // 双亲委派模型 Parents Delegation Model
            System.out.println("应用程序库加载器的父类:" + ClassLoaderView.class.getClassLoader().getParent());
            System.out.println(
                    "应用程序库加载器的父类的父类:" + ClassLoaderView.class.getClassLoader().getParent().getParent());
        }
    }
    
    • 运行结果
    核心类库加载器:null
    拓展类库加载器:sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@6d6f6e28
    应用程序库加载器:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
    应用程序库加载器的父类:sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@6d6f6e28
    应用程序库加载器的父类的父类:null
    
    image.png

    3. JVM如何知道我们的类在什么地方?

    • JVM如何知道我们的类在何方?
      class信息存放在不同的位置,桌面jar、项目bin目录、target目录等等..

    • 查看openjdk源代码: sun.misc. Launcher.AppClassLoader
      结论:读取java.class.path配置,指定去哪些地址加载类资源
      验证过程:利用jpsjcmd两个命令
      1、 jps查看本机JAVA进程
      2、查看运行时配置:jcmd进程号VM.system_prop
      erties

    4. 类不会重复加载

    类的唯一性:同一个类加载器,类名一样,代表是同一个类。
    识别方式ClassLoader Instance id + PackageName + ClassName
    验证方式:使用类加载器,对同一个class类的不同版本,进行多次加载,检查是否会加载到最新的代码。


    5. 类的卸载

    • 类什么时候会被卸载?
      满足如下两个条件:
      1、该Class所有的实例都已经被GC;
      2、加载该类的ClassLoader实例已经被GC;

    验证方式: jvm启动中增加“-verbose:class”参数,输出类加载和卸载的日志信息


    6. 双亲委派模型

    为了避免重复加载,由下到上逐级委托,由上到下逐级查找。

    首先不会自己去尝试加载类,而是把这个请求委派给父加载器去完成;每一个层次的加载器都是如此,因此所有的类加载请求都会传给上层的启动类加载器。

    只有当父加载器反馈自己无法完成该加载请求(该加载器的搜索范围中没有找到对应的类)时,子加载器才会尝试自己去加载。

    注:类加载器之间不存在父类子类的关系,“双亲”是翻译,可以理解为逻辑上定义的上下级关系。

    双亲委派模型

    例子1:以下例子可以立马检测到变化并进行重新加载,这就是实现热部署(热加载)功能的一个简单的例子。

    import java.net.URL;
    import java.net.URLClassLoader;
    
    /**
     * 指定class 进行加载e
     */
    public class LoaderTest {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            URL classUrl = new URL("file:D:\\");//jvm 类放在位置
    
            while (true) {
                // 创建一个新的类加载器
                URLClassLoader loader = new URLClassLoader(new URL[]{classUrl});
    
                // 问题:静态块触发
                Class clazz = loader.loadClass("HelloService");
                System.out.println("HelloService所使用的类加载器:" + clazz.getClassLoader());
    
                Object newInstance = clazz.newInstance();
                Object value = clazz.getMethod("test").invoke(newInstance);
                System.out.println("调用getValue获得的返回值为:" + value);
    
                Thread.sleep(3000L); // 1秒执行一次
                System.out.println();
    
                //  help gc  -verbose:class
                newInstance = null;
                loader = null;
    
            }
    
            // System.gc();
        }
    }
    

    例子2: 使用双亲委派模型,此时热加载不生效

    import java.net.URL;
    import java.net.URLClassLoader;
    
    /**
     * 指定class 进行加载e
     */
    public class LoaderTest {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            URL classUrl = new URL("file:D:\\");//jvm 类放在位置
    
            URLClassLoader parentLoader = new URLClassLoader(new URL[]{classUrl});
    
            while (true) {
                // 创建一个新的类加载器
                URLClassLoader loader = new URLClassLoader(new URL[]{classUrl}, parentLoader);
    
                // 问题:静态块触发
                Class clazz = loader.loadClass("HelloService");
                System.out.println("HelloService所使用的类加载器:" + clazz.getClassLoader());
    
                Object newInstance = clazz.newInstance();
                Object value = clazz.getMethod("test").invoke(newInstance);
                System.out.println("调用getValue获得的返回值为:" + value);
    
                Thread.sleep(3000L); // 1秒执行一次
                System.out.println();
    
                //  help gc  -verbose:class
                newInstance = null;
                loader = null;
    
            }
    
            // System.gc();
        }
    }
    
    

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