Java类加载器机制浅谈

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2023-06-15 14:27 39阅读 0赞

### 【Lehr】Java类加载器机制浅谈 ###

*  类是怎么被加载的
 *  类加载阶段需要做的事情
 *  类加载器
 *   *   *  \`启动（Bootstrap）类加载器\`
         *  \`扩展（Extension）类加载器\`
         *  \`系统（System）类加载器\`
     *  关于数组类
 *  类是怎么比较的
 *  双亲委派模型
 *  ClassLoader类的方法
 *   *  Class.forName()方法

# 类是怎么被加载的 #

`.java`—>`.class`—>`二进制字节流`—>类加载器—>转换成 `java.lang.Class`类的一个实例

只要是二进制字节流都可以不一定是.class，所以这就有了多种加载方式

*  从zip包中读取：war、ear、jar
 *  从网络读取applet
 *  由其他文件生成jsp
 *  运行时计算生成，proxy具体的东西还没看…

然后加载了之后才有后面一系列的连接（Linking）、初始化、使用、卸载这些操作

而且正因为：加载的时候只要是二进制字节流都可以，所以为了安全起见需要做验证

注意一下，类加载不等于初始化（举个例子，首次new一个类之后就会对这个类进行初始化clinit方法）

# 类加载阶段需要做的事情 #

*  通过一个类的全限定名来获取定义这个类的二进制字节流
 *  把这个二进制字节流代表的数据结构转化成**方法区**的运行时数据结构
 *  在内存中生成一个本类的Class类对象作为方法区这个类的各种数据的访问入口
 *  加载和验证有可能是交替进行的

而加载的过程就是由类加载器来完成的。

# 类加载器 #

类加载器（ClassLoader），就是把类加载到JVM里用的。当JVM启动的时候，Java会按以下顺序自顶而下地启动三类加载器并加载相应的类，而且他们依次呈继承关系：

### `启动（Bootstrap）类加载器` ###

启动类加载器是用本地代码实现的类加载器，用C++编写，是JVM自带的类装载器，负责Java负责Java平台核心库，用来装载核心类（比如Object类，String类等）。由于引导类加载器涉及到虚拟机本地实现细节，所以不允许直接通过引用进行操作，不可被直接访问。

### `扩展（Extension）类加载器` ###

扩展类加载器是由Sun的`由Sun的ExtClassLoader（sun.misc.Launcher$ExtClassLoader）实现的`  
负责将 <JAVA\_HOME >/lib/ext或者由系统变量-Djava.ext.dir指定位置中的类库 加载到内存中。开发者可以直接使用标准扩展类加载器。

### `系统（System）类加载器` ###

`由 Sun 的 AppClassLoader（sun.misc.Launcher$AppClassLoader）实现的`  
将用户写的类加载到内存中。开发者可以直接使用系统类加载器。也叫应用加载器。

用代码验证继承关系：

//获取系统类加载器
    		ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
    		System.out.println(classLoader);
    		
    		//获取系统类加载器的父类----扩展类加载器
    		System.out.println(classLoader.getParent());
    		
    		//获取扩展类加载器的父类----引导类加载器
    		System.out.println(classLoader.getParent().getParent());

输出结果：  
![在这里插入图片描述][20190605224954786.png]  
最后一个输出是`null`，因为引导类加载器是无法被直接访问的。

## 关于数组类 ##

非数组类都是类加载器来加载的，你可以自己写一个类加载器来，也可用应用加载器来

但是数组类的话是由JVM直接创建的，深入理解JVM书上有个例子，这个类里面就包含了边界检查等等的方法…

# 类是怎么比较的 #

这里就说一句：不同的类加载器加载的类是没法比较的，必定返回false

我们来看下面这段代码：

package classLoading;
    
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStream;
    
    public class ClassLoaderTest {
        
    
    	public static void main(String[] args)
    			throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        
    		// TODO Auto-generated method stub
    
    		ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {
        
    
    			@Override
    			public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        
    
    				try {
        
    
    					String fileName = name.substring(name.lastIndexOf('.') + 1) + ".class";
    
    					InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
    
    					if (is == null) {
        
    						return super.loadClass(fileName);
    					}
    
    					byte[] b = new byte[is.available()];
    
    					is.read(b);
    
    					return defineClass(name, b, 0, b.length);
    
    				} catch (IOException e) {
        
    					throw new ClassNotFoundException(name);
    				}
    
    			}
    
    		};
    
    		// 用myLoader加载自己然后获得实例？
    		Object obj = myLoader.loadClass("classLoading.ClassLoaderTest").newInstance();
    
    		System.out.println(obj.getClass());
    
    		System.out.println(obj instanceof classLoading.ClassLoaderTest);
    
    	}
    
    }

这个程序干的事情其实就是：自己创建了一个加载器然后加载了自己，然后和通过系统加载器加载的自己比

由于一个在user classloader里，一个在app classloader里，所以是返回false的

这就涉及到了一个问题：如何避免相同的类因为加载器的原因在内存中被重复加载？？？

# 双亲委派模型 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzOTQ4NTgz_size_16_color_FFFFFF_t_70]

一句话概括：子类拿到了一个新的要被加载的字节流就交给父类，父类如果可以加载就加载了，不行的话返回null然后子类来加载，Ps：Bootstrap Classloader由于是顶层，不用遵循这个规则

这样的好处就是，比如你乱写了一个Java.lang.Object的话，他是不会被加载的，因为BootStrap ClassLoader已经加载了它了

# ClassLoader类的方法 #

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">方法</th> 
   <th align="left">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>getParent()</code></td> 
   <td align="left">返回该类加载器的父类加载器。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>loadClass(String name)</code></td> 
   <td align="left">加载名称为 <code>name</code>的类，返回的结果是 <code>java.lang.Class</code>类的实例。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>findClass(String name)</code></td> 
   <td align="left">查找名称为 <code>name</code>的类，返回的结果是 <code>java.lang.Class</code>类的实例。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>findLoadedClass(String name)</code></td> 
   <td align="left">查找名称为 <code>name</code>的已经被加载过的类，返回的结果是 <code>java.lang.Class</code>类的实例。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)</code></td> 
   <td align="left">把字节数组 <code>b</code>中的内容转换成 Java 类，返回的结果是 <code>java.lang.Class</code>类的实例。这个方法被声明为 <code>final</code>的。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>resolveClass(Class&lt;?&gt; c)</code></td> 
   <td align="left">链接指定的 Java 类。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

每个 Java 类的Class类都维护着一个指向定义它的类加载器的引用，通过 `getClassLoader()`方法就可以获取到此引用。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzOTQ4NTgz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## Class.forName()方法 ##

除了defineClass以外在Class类中还有一个静态方法来加载类：Class.forName(“xxx.xxx.xxx”)

这就是使用当前类的类加载器来加载这个类

比如A用的是用户自定义W类加载器，然后在A里通过Class.forName加载B，那么B的类加载器就是W类加载器  
这里看个例子：

System.out.println(Person.class.getClassLoader());
    		
    	System.out.println(Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader());

输出结果：  
![在这里插入图片描述][20190605225403205.png]

文章参考来源：https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/index.html

[20190605224954786.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190605224954786.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzOTQ4NTgz_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191122210831958.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzOTQ4NTgz,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzOTQ4NTgz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191122210943858.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzOTQ4NTgz,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20190605225403205.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190605225403205.png