2-JVM-类加载

加载过程

• 装载load
  • 查找并加载类的二进制数据
• 链接link
  • 验证
    • 确保被加载类的正确性和合法性，防止高手伪造恶意的非法class文件
  • 准备
    • 为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值
  • 解析
    • 符号引用 - 直接引用
• 初始化initialize
  • 为类的静态变量赋予正确的初始值
  • 静态代码块

初始化

• 引起类初始化情况
  • 称为主动引用，被动引用不会引发初始化
  • new一个对象，new字节码指令
  • 访问类或接口的静态变量，或对类静态变量赋值，getstatic，putstatic（final修饰，编译期已进入常量池的除外）
  • 调用类的静态方法，invokestatic
  • 反射调用，如Class.forName("类全限定名")
  • 初始化子类前，会先初始化父类
  • JVM启动时标明的启动类
• 初始化步骤
  • 若未装载和链接，则先装载和链接
  • 假设存在直接父类且直接父类还未初始化，则初始化直接父类（接口呢？？？）
  • 依次执行初始化语句（static变量和static语句块）

说明

• 类加载的最终产物是位于堆区（还是方法区？？？）中的Class对象，Class对象封装了类在方法区内的数据结构，向程序员提供了访问方法区内数据结构的接口
• 加载源
  • 本地文件系统
  • 通过网络下载class文件
  • 从zip和jar等归档文件中加载
  • 专有数据库中提取
  • 动态编译java源文件

类加载器

• 架构
  • Bootstrap ClassLoader
    • JRE/lib/rt.jar
    • -Xbootclasspath指定的jar包
    • C++写的
  • Extention ClassLoader
    • JRE/lib/ext/*.jar
    • -Djava.ext.dirs指定目录下的jar包
  • App ClassLoader（System ClassLoader）
    • classpath
    • -Djava.class.path所指定目录下的类和jar包
  • Custom ClassLoader（User Defined Classloaders）
    • 继承java.lang.ClassLoader，自定义类加载器
• 双亲委派
  • 检查类是否已被加载：自底向上
  • 加载类：自顶向下

Faster Class Loading

• A feature called Class Data Sharing (CDS) was introduce in HotSpot JMV from version 5.0. During the installation process of the JVM the installer loads a set of key JVM classes, such as rt.jar, into a memory-mapped shared archive. CDS reduces the time it takes to load these classes improving JVM start-up speed and allows these classes to be shared between different instances of the JVM reducing the memory footprint.

Classloader Reference

• All classes that are loaded contain a reference to the classloader that loaded them. In turn the classloader also contains a reference to all classes that it has loaded.

相关源码

# Class
public final class Class<T> implements java.io.Serializable, GenericDeclaration, Type, AnnotatedElement

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

private static native Class<?> forName0(String name, boolean initialize, ClassLoader loader, Class<?> caller) throws ClassNotFoundException;

# ClassLoader
public abstract class ClassLoader

public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    return loadClass(name, false);
}

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // First, check if the class has already been loaded
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // ClassNotFoundException thrown if class not found from the non-null parent class loader
                // 这里可以看到，异常其实被忽略了，接着往下尝试
            }
            if (c == null) {
                // If still not found, then invoke findClass in order to find the class.
                long t1 = System.nanoTime();
                c = findClass(name);//这个方法在ClassLoader里没有实现，而是简单的抛出异常，可以看下javassist.Loader中的实现）
                // 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;
    }
}