jvm类加载器

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我们编写的“.java”扩展名的源代码文件中存储着要执行的程序逻辑,这些文件需要经过java编译器编译成“.class”文件,".class"文件中存放着编译后虚拟机指令的二进制信息。当需要用到某个类时,虚拟机将会加载它,并在内存中创建对应的class对象,这个过程称之为类的加载。一个类的生命周期从类被加载、连接和初始化开始,只有在虚拟机内存中,我们的java程序才可以使用它。整个过程如下图所示:

类的加载、连接和初始化

当Java程序中需要使用到某个类时,虚拟机会保证这个类已经被加载、连接和初始化。而连接又包含验证、准备和解析这三个子过程,这个过程必须严格的按照顺序执行。

类的加载

通过类的完全限定名(包名和类名)查找此类的字节码文件,把类的.class文件中的二进制数据读入到内存中,并存放在运行时数据区的方法区内。然后利用字节码文件创建一个Class对象,用来封装类在方法区内的数据结构并存放在堆区内。这个过程是由类加载器完成的,我们后面会进行详细讲解。

连接

初始化

类加载最后阶段,若该类具有父类,则先对父类进行初始化,执行静态变量赋值和静态代码块代码,成员变量也将被初始化。

类加载器

类的加载是由类加载器完成的。类加载器可以分为两种:第一种是Java虚拟机自带的类加载器,分别为启动类加载器、扩展类加载器和系统类加载器。第二种是用户自定义的类加载器,是java.lang.ClassLoader的子类实例

虚拟机内置加载器

根类加载器(Bootstrap)

根类加载器是最底层的类加载器,是虚拟机的一部分,它是由C++语言实现的,且没有父加载器,也没有继承java.lang.ClassLoader类。它主要负责加载由系统属性“sun.boot.class.path”指定的路径下的核心类库(即<JAVA_HOME>\jre\lib),出于安全考虑,根类加载器只加载java、javax、sun开头的类。

public static void main(String[] args) {
   ClassLoader cl = Object.class.getClassLoader();
   System.out.println(cl);//根类加载器打印出来的结果是null
}

扩展类加载器(Extension)

扩展类加载器是指由原SUN公司实现的sun.misc.Launcher$ExtClassLoader类(JDK9是jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader类),它是由java语言编写,父加载器是根类加载器。负责加载<JAVA_HOME>\jre\lib\ext目录下的类库或者系统变量"java.ext.dirs"指定的目录下的类库。

以下是ExtClassLoader加载目录源码:

private static File[] getExtDirs() {

     String s = System.getProperty("java.ext.dirs");

     File[] dirs;

     if (s != null) {
         StringTokenizer st =
             new StringTokenizer(s, File.pathSeparator);
         int count = st.countTokens();
         dirs = new File[count];
         for (int i = 0; i < count; i++) {
             dirs[i] = new File(st.nextToken());
         }
     } else {
         dirs = new File[0];
     }
     return dirs;
 }

public static void main(String[] args) {

    //DNSNameService类位于dnsns.jar包中,它存在于jre/lib/ext目录下

    ClassLoader cl = DNSNameService.class.getClassLoader();

    System.out.println(cl);//打印结果sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
}

系统类加载器(System)

系统类加载器也称之为应用类加载器,也是纯java类,是原SUN公司实现的sun.misc.Launcher$AppClassLoader类(JDK9是jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader)。它的父加载器是扩展类加载器。它负责从classpath环境变量或者系统属性java.class.path所指定的目录中加载类。它是用户自定义的类加载器的默认父加载器。一般情况下,该类加载器是程序中默认的类加载器,可以通过ClassLoader.getSystemClassLoader()直接获得。

public class ClassLoaderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //自己编写的类使用的类加载器
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderDemo.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);//sun.misc.Launcher$AppClassLoader
    }
}

小结

在程序开发中,类的加载几乎是由上述3种类加载器相互配合执行的,同时我们还可以自定义类加载器。需要注意的是,Java虚拟机对class文件采用的是按需加载的方式,也就是说当需要使用该类时才会将它的class文件加载到内存生成class对象,而且加载某个类的class文件时,Java虚拟机采用的是双亲委派模式,即把加载类的请求交由父加载器处理,它一种任务委派模式。

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