JAVA虚拟机精讲-第七章 类加载机制

0x00 类加载器

它使得 Java 类可以被动态加载到 Java 虚拟机中并执行。类加载器从 JDK 1.0 就出现了,最初是为了满足 Java Applet 的需要而开发出来的。Java Applet 需要从远程下载 Java 类文件到浏览器中并执行。现在类加载器在 Web 容器和 OSGi 中得到了广泛的使用。一般来说,Java 应用的开发人员不需要直接同类加载器进行交互。Java 虚拟机默认的行为就已经足够满足大多数情况的需求了。不过如果遇到了需要与类加载器进行交互的情况,而对类加载器的机制又不是很了解的话,就很容易花大量的时间去调试 ClassNotFoundExceptionNoClassDefFoundError等异常。

Java 虚拟机使用 Java 类的方式如下:Java 源程序(.java 文件)在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码(.class 文件)。类加载器负责读取 Java 字节代码,并转换成 java.lang.Class类的一个实例。每个这样的实例用来表示一个 Java 类。通过此实例的 newInstance()方法就可以创建出该类的一个对象。实际的情况可能更加复杂,比如 Java 字节代码可能是通过工具动态生成的,也可能是通过网络下载的。

0x01 JAVA的类加载器

JVM中有3个默认的类加载器(wiki):

  1. 引导(Bootstrap)类加载器。由原生代码(如C/C++语言)编写,不继承 java.lang.ClassLoader。负责加载核心Java库,存储在/jre/lib目录中。
  2. 扩展(Extensions)类加载器。用来在/jre/lib/ext,[6]java.ext.dirs中指明的目录中加载 Java的扩展库。Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。该类由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现。
  3. Apps类加载器(也称系统类加载器)。根据 Java应用程序的类路径(java.class.path或CLASSPATH环境变量)来加载 Java 类。一般来说,Java 应用的类都是由它来完成加载的。可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它。该类由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现。

每个类装载器有一个父装载器(parent class loader)。

0x02 类加载过程

  类从被加载到虚拟机内存中开始,到卸载出内存为止,它的整个生命周期包括:加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载七个阶段。    其中类加载的过程包括了加载、验证、准备、解析、初始化五个阶段。

0x03 双亲委派机制

某个特定的类加载器在接到加载类的请求时,首先将加载任务委托交给父类加载器,父类加载器又将加载任务向上委托,直到最父类加载器,如果最父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回,如果不行就向下传递委托任务,由其子类加载器进行加载。

双亲委派机制的好处:

保证java核心库的安全性(例如:如果用户自己写了一个java.lang.String类就会因为双亲委派机制不能被加载,不会破坏原生的String类的加载)

代理模式

与双亲委派机制相反,代理模式是先自己尝试加载,如果无法加载则向上传递。tomcat就是代理模式。

(待续)

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