类加载机制和双亲委派模型

Posted 2021-04-30 西敏寺钟声

什么是类的加载

类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象，Class对象封装了类在方法区内的数据结构。

类的生命周期

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。在这五个阶段中，加载、验证、准备和初始化这四个阶段发生的顺序是确定的，而解析阶段则不一定，它在某些情况下可以在初始化阶段之后开始，这是为了支持Java语言的运行时绑定（也成为动态绑定或晚期绑定）。另外注意这里的几个阶段是按顺序开始，而不是按顺序进行或完成，因为这些阶段通常都是互相交叉地混合进行的，通常在一个阶段执行的过程中调用或激活另一个阶段。

加载

加载阶段是类加载过程的第一个阶段。在这个阶段，JVM 的主要目的是将字节码从各个位置（网络、磁盘等）转化为二进制字节流加载到内存中，接着会为这个类在 JVM 的方法区创建一个对应的 Class 对象，这个 Class 对象就是这个类各种数据的访问入口。

验证

当 JVM 加载完 Class 字节码文件并在方法区创建对应的 Class 对象之后，JVM 便会启动对该字节码流的校验，只有符合 JVM 字节码规范的文件才能被 JVM 正确执行。具体如何验证是否符合规范，可自行google。

准备

为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值。

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些内存都将在方法区中分配。

• 这时候进行内存分配的仅包括类变量（static），而不包括实例变量，实例变量会在对象实例化时随着对象一块分配在Java堆中。

• 这里所设置的初始值通常情况下是数据类型默认的零值（如0、0L、null、false等），而不是被在Java代码中被显式地赋予的值。假设一个类变量的定义为：public static int value = 3；那么变量value在准备阶段过后的初始值为0，而不是3。

解析

当通过准备阶段之后，JVM 针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符 7 类引用进行解析。这个阶段的主要任务是将其在常量池中的符号引用替换成直接其在内存中的直接引用。可自行google。

初始化

为类的静态变量赋予正确的初始值，JVM负责对类进行初始化，主要对类变量进行初始化。在Java中对类变量进行初始值设定有两种方式。

• 声明类变量是指定初始值

• 使用静态代码块为类变量指定初始值

更深入的了解，请google。

使用

当 JVM 完成初始化阶段之后，JVM 便开始从入口方法开始执行用户的程序代码。

卸载

当用户程序代码执行完毕后，JVM 便开始销毁创建的 Class 对象，最后负责运行的 JVM 也退出内存。

类加载器种类

• 启动类加载器，Bootstrap ClassLoader，加载$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar，或者被-Xbootclasspath参数限定的类

• 扩展类加载器，Extension ClassLoader，加载$JAVA_HOME/jre/lib/ext目录下的扩展jar，或者被java.ext.dirs系统变量指定的类

• 应用程序类加载器，Application ClassLoader，加载ClassPath中的类库

• 自定义类加载器，通过继承ClassLoader实现，一般是加载我们的自定义类

双亲委派模型

双亲委派描述：

如果一个类收到了类加载的请求，不会自己先尝试加载，先找父类加载器去完成。当顶层启动类加载器表示无法加载这个类的时候，子类才会尝试自己去加载。当回到最开始的发起者加载器还无法加载时，并不会向下找，而是抛出ClassNotFound异常。（如果类A中引用了类B，Java虚拟机将使用加载类A的类加载器来加载类B）

双亲委派的重要性：

java.lang.Object类在rt.jar，按照双亲委派的话它就只能被启动类加载器加载，因而Object在各类的类加载器环境中都是同一个类。如果不是双亲委派，那么用户在自己的classpath编写了一个java.lang.Object的类，那就无法保证Object的唯一性。所以使用双亲委派，即使自己编写了，但是永远都不会被加载运行。可见双亲委派对于程序的稳定性很重要。