深入理解Java虚拟机 类加载器的命名空间以及类的卸载

Posted 2020-11-27 燕归来兮

类加载器的命名空间

• 每个类加载器又有一个命名空间，由其以及其父加载器组成

类加载器的命名空间的作用和影响

• 每个类加载器又有一个命名空间，由其以及其父加载器组成
• 在每个类加载器自己的命名空间中不能出现相同类名的类 (此处值得是类的全名，包含包名)
• 在不同的类命名空间中，可能会出现多个相同的类名的类

如下面的代码示例中, 首先定义一个类加载器 MyClassLoader

  static class MyClassLoader extends ClassLoader {

    private String classLoaderName;

    private String classPath;

    public MyClassLoader(String classPath, String classLoaderName) {
      super(); // 未指定则默认使用应用类加载器
      this.classLoaderName = classLoaderName;
      this.classPath = classPath;
    }

    public MyClassLoader(ClassLoader parent, String classLoaderName) {
      super(parent); // 显式的指定父类加载器
      this.classLoaderName = classLoaderName;
    }

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) {
      System.out.println("MyClassLoader.findClass");
      byte[] bytes = null;
      try {
        bytes = loadClassByte(name);
        return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
      } catch (Exception e) {

        throw new RuntimeException(e);
      }
    }

    private byte[] loadClassByte(String name) throws Exception {
      name = name.replace(".", "/");
      File file = new File(this.classPath + name + ".class");

      try (ByteArrayOutputStream byteStream = new ByteArrayOutputStream();
          InputStream fileStream = new FileInputStream(file)) {

        int ch;
        while ((ch = fileStream.read()) != -1) {
          byteStream.write(ch);
        }
        return byteStream.toByteArray();
      }
    }
  }

下面我们尝试使用此类加载加载一个磁盘的class文件，代码如下:

  public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
    MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("/tmp/", "CustomClassLoader");
    Class<?> aClass = classLoader.loadClass("com.zhoutao.classload.ReferenceExample004");
    ClassLoader loader = aClass.getClassLoader();
    System.out.println(loader);

    System.out.println("----------------------");

    MyClassLoader classLoader2 = new MyClassLoader("/tmp/", "CustomClassLoader");
    Class<?> aClass2 = classLoader2.loadClass("com.zhoutao.classload.ReferenceExample004");
    ClassLoader loader2 = aClass2.getClassLoader();
    System.out.println(loader);
  }

按照之前的理论，由于 ReferenceExample004 类在classLoader 中已经被加载，那么在 classLoader2 中将不会被加载，我们看一下输出的结果

MyClassLoader.findClass
com.zhoutao.classload.ReferenceExample010$MyClassLoader@610455d6
----------------------
MyClassLoader.findClass
com.zhoutao.classload.ReferenceExample010$MyClassLoader@60e53b93

总结

可以看到，类加载器的findClass(String) 方法被执行了两次，这是因为加载该类的类加载器是两个不同的对象，在文章的开头提及：每个类加载器又有一个命名空间，由其以及其父加载器组成 上面的两个类加载器显然命名空间不一致，所以findClass() 方法会被执行两次

类的卸载

在内存中的 Class 类没有引用的时候就会被 JVM 卸载，因为 JVM 自带的类加载 启动类加载器，拓展类加载器以及应用类加载器，在三个类加载的实例一直被 JVM 引用，所以 JVM 自带的类加载器加载的类一直被其加载器引用，所以不会被卸载。
但是自定义的类加载器的实例可以被手动的设置为null，这导致类加载不再被引用，其所加载的 class 类在没有实例其没有类加载器引用的情况下就会被卸载，卸载的时间发生在系统垃圾回收的时候。

类的卸载测试

同类的加载一样，要观察到类的卸载，可以通过添加 JVM 参数 -XX:+TraceClassUnloading 的方式输入类的卸载信息。

  public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InterruptedException {
    MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("/tmp/", "CustomClassLoader");
    Class<?> aClass = classLoader.loadClass("com.zhoutao.classload.ReferenceExample004");

    classLoader = null;
    aClass = null;

    // 手动触发GC 观察类回收的信息

    System.gc();

    TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
  }

通过控制台可以观察到类的卸载记录：

MyClassLoader.findClass
[Unloading class com.zhoutao.classload.ReferenceExample004 0x00000007c0061028]

或者通过JVisual 工具观察到类的卸载过程, 为了便于观察，适当加长 延时的时间 TimeUnit.SECONDS.sleep(100);, 终端或者CMD终端 输入 jvisualvm 命令启动，启动测试程序，在 jvisualvm 工具中接连到该线程，可以看到下面的信息:

已卸载的总数为： 1

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