Java中类加载器的分析与理解!详细解析类的加载过程

Posted 攻城狮Chova

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Java中类加载器的分析与理解!详细解析类的加载过程相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

类的加载过程

  • JVM中的类加载过程分为三步:

    • 装载: Load
    • 链接: Link
    • 初始化: Initialize

      装载

  • 查找并加载类的二进制数据

    链接

  • 验证: 确保加载类的正确性
  • 准备: 为类的静态变量分配内存,将将这些静态变量初始化为默认值
  • 解析: 将类中的符号引用转换为直接引用

    • 之所以要有验证的步骤:

      • 首先如果由编译器生成的class文件,必定符合JVM字节码格式
      • 但是,如果使用自定义的class文件,在JVM中加载运行,会导致安全问题
      • 因此需要为class文件添加验证的步骤,如果不符合,就不会继续执行,保证JVM安全

    初始化

  • 为类的静态变量赋予正确的初始值

    • 准备阶段和初始化阶段似乎有矛盾,但其实并不矛盾:

      • 假如类中有这样的语句: private static int a = 10 , 该语句的执行过程如下:

        • 首先字节码文件加载到内存中
        • 进行链接的验证步骤
        • 验证通过后进行准备步骤,给a分配内存
        • 因为变量a是static属性,所以a的值为int类型的默认初始值0,即a = 0
        • 然后进行到解析的步骤
        • 只有到初始化步骤时,才把a的真正的值10赋给a,此时a = 10

    类的初始化

    类进行初始化的场景

  • 创建类的实例,即new一个新的对象时
  • 访问某个类或者接口的静态变量,或者对这样的静态变量赋值时
  • 调用类的静态方法时
  • 反射: Class.forName("XxxClass")
  • 初始化一个类的子类时,会首先初始化子类的父类
  • JVM启动时标明的启动类时,即文件名和类名相同的类

    类的初始化步骤

  • 如果这个类还没有被加载和链接,就首先进行装载和链接
  • 如果这个类存在直接父类,并且这个类还没有被初始化(在一个类加载器中,类只能初始化一次),就初始化直接的父类. 这个情况不适用于接口
  • 加入类中存在初始化语句,比如static变量或者static块, 就执行这些初始化语句

    类的加载

    类的加载过程

  • 将类的 .class文件中的二进制数据 读入到内存中
  • 将这些数据放在运行时的数据区的方法区内
  • 在堆区创建一个这个类的java.lang.Class对象,用来封装类在方法区类的对象
  • 类的加载最终生成位于堆区中的Class对象

    • Class对象封装了类在方法区内的数据结构
    • Class对象提供了访问方法区内的数据结构的接口

      类的加载方式

  • 从本地系统直接加载
  • 通过网络下载.class文件
  • 从zip, jar等归档文件中加载.class文件
  • 从专有数据库中提取.class文件
  • 将Java源文件动态编译为.class文件,比如服务器

    类加载器

  • Java的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的

    Bootstrap ClassLoader

  • 负责加载 $JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class, 由C++ 实现,不是ClassLoader类

    Extension ClassLoader

  • 负责加载Java平台中扩展功能的一些jar包,包括 $JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或者 -Djava.ext.dirs指定目录下的jar包

    App ClassLoader

  • 负责加载classpath中指定的jar包及目录中class

    Custom ClassLoader

  • 应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader
  • Tomcat,JBoss都会根据J2EE规范自行实现ClassLoader

    加载过程

  • 类加载器首先会检查类是否已经被加载
  • 检查顺序自底向上,从Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐层检查
  • 只要某个ClassLoader已加载就表示已加载此类,保证此类的所有ClassLoader至少要被加载一次
  • 加载的顺序是自顶向下,由上层来逐层尝试加载此类

以上是关于Java中类加载器的分析与理解!详细解析类的加载过程的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

类的加载与ClassLoader的理解

深入理解JVM(③)虚拟机的类加载过程

java中类的加载情况

深入理解Java虚拟机 类加载器的命名空间以及类的卸载

类加载器的作用

JAVA 类的加载