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ClassLoader 中除了“双亲委派”,这些细节更应该了解

ClassLoader 中除了“双亲委派”,这些细节更应该了解

作者: 程序花生 | 来源:发表于2021-04-14 22:25 被阅读0次

提到 ClassLoader,最先想到的一定是“双亲委派”了,加载类时优先使用父类加载器(parent classloader),不过除了这个委托模型之外,还有很多细节值得研究

加载时机

除了显示调用 ClassLoader.loadClass 进行加载 Class 之外,JVM 在下面的5种场景下,也会执行加载 Class 的操作(由 JVM 调用
ClassLoader.loadClassInternal)

  1. 使用 new 关键字实例化对象的时候、读取或设置一个类的静态字段(被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外)的时候,以及调用一个类的静态方法的时候。
  2. 使用 java.lang.reflect 包的方法对类进行反射调用的时候,如果类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。
  3. 当初始化一个类的时候,如果发现其父类还没有进行过初始化,则需要先触发其父类的初始化。
  4. 当虚拟机启动时,用户需要指定一个要执行的主类(包含 main()方法的那个类),虚拟机会先初始化这个主类。
  5. 当使用 JDK 1.7 的动态语言支持时,如果一个 java.lang.invoke.MethodHandle 实例最后的解析结果 REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic 的方法句柄,并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。

以上几种加载时机,统称为主动引用的方式;除此之外,其他引用类的方式都不会被触发 Class 的加载

比如下面这种情况,就不属于主动引用,不会进行类的加载

public class NotInitialization {
    public static void main(String[] args) {
        //根据场景1,读取的是常量,不会造成类的初始化
        System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD);
    }
}
class ConstClass{

    static final String HELLOWORLD = "hello world";

    static {
        System.out.println("ConstClass init!");
    }
}

Class.forName

通过 Class.forName 的形式,可以进行进行类的加载,不过这里使用的是调用者(caller)的类加载器,也就是发起Class.forName 方法调用的类的类加载器

public static Class<?> forName(String className)
                throws ClassNotFoundException {
    //获取caller Class
    Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
    return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
}

类加载器 的“传递性”

首先说一下两个概念,定义加载器(defining loader)初始加载器(initiating loader)

现有一个 ClassLoader A,如果通过A直接定义(而不是在A内委托 parent classLoader 加载)了一个 Class X,那么称 ClassLoader A 是 Class X 的定义加载器,也称 ClassLoader A定义了 Class X

当一个 ClassLoader 委托 parent classLoader 进行加载某类(loadClass),那么此时 loadClass 的 classLoader 和实际上 defineClass 的 parent classLoader 其实并不是同一个

现有一个 ClassLoader B,通过 ClassLoader B 的 loadClass 方法加载 Class Y,无论ClassLoader B 是直接 define了Class Y,还是委托 parent classLoader 去 define 了Class Y,那么 ClassLoader B 都是 Class Y的 初始类加载器

只不过如果 Class Y 是由 ClassLoader B 直接加载的,那么 Class Y的定义加载器初始加载器 都是ClassLoader B;如果是委托父类 parent classLoader C加载的,那么定义加载器就是ClassLoader C,而初始加载器就是 ClassLoader B

如下图所示,对于被加载的Class X来说,ClassLoader A就是定义加载器,而实际上 ClassLoader A是委托了 ClassLoader B 去完成 define 的,所以 ClassLoader B 是定义加载器

使用 Class.forName 这种形式加载的 Class,实际上也是使用调用者(caller)的定义加载器

这段虽然像绕口令一样……但这也是 ClassLoader 的关键,ClassLoader 的传递特性非常重要


对于上面提到的 “主动引用” 方式的加载Class,在加载机制上有一些细节需要注意:

  • JVM在解释 Class 时实际上 是 “惰性加载” 的,在解释执行的行遇到引用后才会解析引用的 Class;比如在方法体中调用了某类,只有在执行到这一行时才会进行加载
  • 对于同一个 ClassLoader 实例来说,在当前 Class 中没有加载过的 Class,会使用发起引用类的定义加载器(而不是 system ClassLoader) 进行加载
  • 如果一个 ClassLoader 中已经加载过某个 Class,那么就不会再加载(连 loadClass 都不会调用);比如 Class A里引用了 Class X 和 Class B,Class B 里也引用了 Class X,那么在执行 Class B 时,不会再发生 loadClass(X) 的操作

根据上面几个特点,自定义 ClassLoader 就比较简单了,比如 Spring Boot 提供的可执行Jar(Executable Jar)的 ClassLoader 实现中:

只需要创建一个负责加载 jar 包内 jar 包的 ClassLoader(
org.springframework.boot.loader.JarLauncher),然后入口类中通过该 ClassLoader 去加载我们代码中的 Main-Class 即可,这样就可以做到加载 jar 包中的 jar 包了:

public void run() throws Exception {
    //通过前面设置的“负载加载jar包内jar包的ClassLoader”,去加载我们程序中的main类
    Class<?> mainClass = Thread.currentThread().getContextClassLoader()
        .loadClass(this.mainClassName);
    Method mainMethod = mainClass.getDeclaredMethod("main", String[].class);
    mainMethod.invoke(null, new Object[] { this.args });
}

作者:空无
链接:https://juejin.cn/post/6950834844741926919
来源:掘金

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