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类加载器原理

类加载器原理

作者: OpenCoder | 来源:发表于2018-12-20 15:33 被阅读0次

    【传智播客.黑马程序员训练营成都中心】

    为什么要使用类加载器

    类加载器作用于类加载过程中加载环节,是将.class文件加载进入内存时所使用到的技术,下文介绍类加载器

    类加载的机制

    加载:1.取得类的二进制流,2.转为方法区数据结构,3.在Java堆中生成对应java.lang.Class对象

    链接
    ​ 1.验证:保证Class流的格式是正确的 一、文件格式的验证(是否以0xCAFEBABE开头)。二、元数据验证(是否有父类,继承了final类?非抽象类实现了所有的抽象方法。三、字节码验证 (很复杂)。四、符号引用验证)
    2.准备:分配内存,并为类的静态变量设置默认初始值 (方法区中),注意:此时对象并未创建,且常量在该阶段就完成赋值
    3.解析:符号引用替换为直接引用 1)、符号引用:Java中,一个java类将会编译成一个class文件。在编译时,java类并不知道所引用的类的实际地址,因此只能使用符号引用来代替。比如org.simple.People类引用了org.simple.Language类,在编译时People类并不知道Language类的实际内存地址2)、直接引用:、实际内存地址,指向了实际的内存如果有了直接引用,那引用的目标必定已经被加载入内存中了。

    初始化:执行类构造器 1、static变量 赋值语句 2、static{}语句 3、子类的调用前保证父类的被调用 4、是线程安全的

    判断什么时候需要进行初始化

    有6种情况称之为主动使用,在主动使用的情况下,该类会被类加载器加入内存,且进行初始化,除此以外都不会加载该类
    创建类的实例

    – 访问某个类或接口的静态变量,或者对该静态 变量赋值

    – 调用类的静态方法

    – 反射(如Class.forName(“java.lang.String”)

    – 初始化一个类的子类

    – Java虚拟机启动时被标明为启动类的类(Java Test)

    类加载器的介绍

    BootStrap ClassLoader (启动ClassLoader,根类加载器) rt.jar java.lang
    Extension ClassLoader (扩展ClassLoader) ext包下的 内容
    App ClassLoader (应用ClassLoader/系统ClassLoader) 开发人员自己写的
    Custom ClassLoader(自定义ClassLoader)
    根类加载器并不是由Java代码写的,且sun公司也不提供对根类加载器的任何操作,想要拿到这个一个加载器,返回的结果是null
    除了根类加载器以外,其他的加载器都是java代码写的,上一层是下一层的父容器 ,值得注意的是他们并不是一个继承关系,而是逻辑上的父子关系
    启动类加载器,由C++实现,没有父类。
    拓展类加载器(ExtClassLoader),由Java语言实现,父类加载器为BootStrap
    系统类加载器(AppClassLoader),由Java语言实现,父类加载器为ExtClassLoader
    自定义类加载器,父类加载器肯定为AppClassLoader。

    双亲委派模式工作原理

    原理:如果一个类加载器收到了类加载请求,它并不会自己先去加载,而是把这个请求委托给父类的加载器去执行,如果父类加载器还存在其父类加载器,则进一步向上委托,依次递归,请求最终将到达顶层的启动类加载器,如果父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回,倘若父类加载器无法完成此加载任务,子加载器才会尝试自己去加载,这就是双亲委派模式,

    image

    双亲机制的目的:防止对象的重复加载!
    举例:每个类加载器都能加载对应不同文件的类,那么假如我们自己定义了一个java.lang.Object包下的内容,那么首先这个类是我们自己写的,也存在我们的classpath路径下,会被app加载器加载,但同样,JDK中的Object也会被加载,产生多个对象,造成混乱!

    接下来我们再来类加载器代码中怎么保证父类双亲委托机制
    该方法加载指定名称(包括包名)的二进制类型,该方法在JDK1.2之后不再建议用户重写但用户可以直接调用该方法,loadClass()方法是ClassLoader类自己实现的,该方法中的逻辑就是双亲委派模式的实现

    ​    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    ​               throws ClassNotFoundException
    ​           {
    ​               synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
    ​                   // 先从缓存查找该class对象,找到就不用重新加载
    ​                   Class<?> c = findLoadedClass(name);
    ​                   if (c == null) {
    ​                       long t0 = System.nanoTime();
    ​                       try {
                                //如果找不到,则委托给父类加载器去加载
    ​                           if (parent != null) {
                                
                                    c = parent.loadClass(name, false);
                                } else {
                                     //如果没有父类,则委托给启动加载器去加载
                                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                                }
                            } catch (ClassNotFoundException e) {
                            }
        
                            if (c == null) {
                                long t1 = System.nanoTime();
                                // 如果都没有找到,则通过自定义实现的findClass去查找并加载
                                c = findClass(name);
        
                                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
                            }
                        }
                        if (resolve) {
                            resolveClass(c);
                        }
                        return c;
                    }
                }
           }
    


    而对应findClass是在CLassloader接口中用于给子类重写使用的源码中只是一个空实现

    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        throw new ClassNotFoundException(name);
    }
    

    双亲委派模型的破坏者

    介绍:打破双亲委派机制有3种方式,双亲委派的核心是由下向上委托,而所谓的打破,指的是在加载资源时需要从上往下寻找

    1.类加载器是Jdk1.0以前出现的,而双亲委派原则是Jdk1.2出现的,为了兼容以前的程序
    2.热部署,热部署会使得每个点都具有一个类加载器,从而使得类加载器形成一个网状结构,从而打破了双亲委派机制
    3.Java提供了很多服务提供者接口(Service Provider Interface,SPI)这些接口允许第三方为它们提供实现,如常见的 SPI 有 JDBC、JNDI等,这些 SPI 的接口属于 Java 核心库,一般存在rt.jar包中,由Bootstrap类加载器加载,而 SPI 的第三方实现代码则是作为Java应用所依赖的 jar 包被存放在classpath路径下,由于SPI接口中的代码经常需要加载具体的第三方实现类并调用其相关方法,但SPI的核心接口类是由引导类加载器来加载的,而Bootstrap类加载器无法直接加载SPI的实现类,同时由于双亲委派模式的存在,Bootstrap类加载器也无法反向委托AppClassLoader加载器SPI的实现类。在这种情况下,我们就需要一种特殊的类加载器来加载第三方的类库,使用线程类上下文类加载器其核心原理就是:
    线程类上下文类加载器是调用java.lang.Thread 包下的getContextClassLoader 和setContextClassLoader-->如果没有设置的话默认就是appClassLoader

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