JVM类加载器篇(上)

Posted 2021-09-08 ProChick

JVM类加载器篇

• • 1.类加载器的剖析
  • 2.类加载器的作用
  • 3.类加载器的过程图示
  • 4.类加载器的过程(加载阶段)
  • 5.类加载器的过程(链接阶段)
  • 6.类加载器的过程(初始化阶段)
  • 7.类加载器的种类

1.类加载器的剖析

2.类加载器的作用

• 类加载子系统负责从文件系统或者网络中加载Class文件，class文件在文件开头有特定的文件标识
• 类加载器只负责class文件的加载，至于它是否可以运行，则由Execution Engine决定
• 加载的类信息存放于一块成为方法区的内存空间。除了类信息之外，方法区还会存放运行时常量池信息，可能还包括字符串字面量和数字常量（这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射）

3.类加载器的过程图示

举例

4.类加载器的过程(加载阶段)

• 通过一个类的全限定名获取定义此类的二进制字节流
• 将这个字节流所代表的的静态存储结构转化为方法区的运行时数据
• 在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口

5.类加载器的过程(链接阶段)

• 验证
  • 目的在于确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求，保证被加载类的正确性，不会危害虚拟机自身安全
  • 主要包括四种验证，文件格式验证，源数据验证，字节码验证，符号引用验证
• 准备
  • 为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值，即整形(0)、浮点型(0.0)、布尔型(fasle)、字符型(\\u0000)、对象型(Null)
  • 这里不包含用final修饰的sttic，因为final在编译的时候就会分配了，准备阶段会显式初始化
  • 这里不会为实例变量分配初始化，类变量会分配在方法区中，而实例变量是会随着对象一起分配到java堆中
• 解析
  • 将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程
  • 事实上，解析操作往往会伴随着jvm在执行完初始化之后再执行
  • 符号引用就是一组符号来描述所引用的目标。符号应用的字面量形式明确定义在《java虚拟机规范》的class文件格式中。直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄
  • 解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等。对应常量池中的CONSTANT_Class_info/CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info等。

6.类加载器的过程(初始化阶段)

• 初始化阶段就是执行类构造器方法clinit()方法的过程，此方法不需要定义，是javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来。 如果类中没有静态变量或静态代码块，那么字节码文件中就不会有clinit()方法。
  

• 构造器方法中指令按语句在源文件中出现的顺序执行，也就是顺序初始化的
  

• clinit()不同于类的构造器( 构造器是虚拟机视角下的init() )

• 若该类具有父类，jvm会保证子类的clinit()执行前，先执行父类的clinit()

• 虚拟机必须保证一个类的clinit()方法在多线程下被同步加锁，也就是只初始化一次

7.类加载器的种类

• JVM支持两种类型的加载器，分别为引导类加载器( BootStrap ClassLoader )和自定义类加载器( User-Defined ClassLoader )
• 从概念上来讲，自定义类加载器一般指的是程序中由开发人员自定义的一类类加载器，但是java虚拟机规范却没有这么定义，而是将所有派生于抽象类ClassLoader的类加载器都划分为自定义类加载器。所以扩展类加载器和系统类加载器一样被称为自定义类加载器
• 对于用户自定义类，使用系统类加载器AppClassLoader进行加载
• 对于核心类库( 比如System类 )，使用引导类加载器BootStrapClassLoader进行加载，用户获取不到

代码举例

public static void main(String[] args) {
    // 获取系统类加载器
    ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
    System.out.println(systemClassLoader);

    // 获取扩展类加载器
    ClassLoader extClassLoader = systemClassLoader.getParent();
    System.out.println(extClassLoader);

    // 获取引导类加载器
    ClassLoader bootStrapClassLoader = extClassLoader.getParent();
    System.out.println(bootStrapClassLoader);

    // 获取用户自定义类的类加载器
    ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
    System.out.println(classLoader);

    // 获取Java核心类库的类加载器
    ClassLoader classLoader1 = String.class.getClassLoader();
    System.out.println(classLoader1);
}