Java中的类加载机制

Posted 2022-12-11 凉茶方便面

在Java虚拟机中，类在JVM中的生命周期为：加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载几个阶段。一般类的主动加载会有以下情况：遇到new、getstatic、putstatic、或invokestatic这4条字节码（一般为new对象时，读取设置类静态字段时，调用类的静态方法时）；使用java.lang,reflect包的方法进行反射时；初始化某个类，其父类会首先被初始化；拥有main方法所在的类会被首先初始化。

Java中的类加载动作是通过“类加载器”在JVM外部实现的，因此应用程序可以自由决定如何获取所需要的类。类加载器是通过类的全限定名获取此类的二进制字节流，然后分析二进制流中的字节码，最后将类载入虚拟机中。

Java中的类加载器一般是通过ClassLoader类来实现的，同时一个类和它的类加载器共同确定了这个类的唯一性。即是说，每个类加载器都拥有独立的名称空间，要确定两个类相等，需要保证相同的类加载器和相同的类。

import java.io.InputStream;

public class ClassLoaderTest 
	/**
	 * 类和它的类加载器共同确定这个类的唯一性
	 * */
	public static void main(String[] args) throws Exception 
		ClassLoader loader = new ClassLoader() 
			public Class<?> loadClass(String name)
					throws ClassNotFoundException 
				try 
					String fileName = name.substring(name.lastIndexOf('.') + 1) + ".class";
					InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
					if (is == null) 
						return super.loadClass(name);
					
					byte[] b = new byte[is.available()];
					is.read(b);
					return defineClass(name, b, 0, b.length);
				 catch (Exception e) 
					throw new ClassNotFoundException(name);
				
			
		;
		String className = ClassLoaderTest.class.getCanonicalName();
		Object obj = loader.loadClass(className).newInstance();
		System.out.println(obj.getClass());// 从类名上看obj是ClassLoaderTest类型
		System.out.println(ClassLoaderTest.class);
		System.out.println(obj instanceof ClassLoaderTest);// 会返回false
	

双亲委派模型

从Java虚拟机的角度来讲，只存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），它使用C++实现，是虚拟机自身的一部分；另一种就是所有的其他的类加载器，这些类加载器都由Java语言实现，独立于虚拟机外部，并且全都继承自抽象类java.lang.ClassLoader。

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责将存放在<JAVA_HOME>\\lib下的或者-Xbootclasspath参数所指定的路径中，并且是虚拟机可识别的（按照文件名识别，否则不会被加载，如rt.jar）类库加载到虚拟机内存中。如果需要把加载请求委派给启动类加载器，可以使用null来替代。

扩展类加载器（Extension ClassLoader）：由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，负责将<JAVA_HOME>\\lib\\ext目录中的或者java.ext.dirs系统变量指定的路径中的库加载到系统中。

应用类加载器（Application ClassLoader）：由sun. misc.Launcher$AppClassLoader实现，负责加载用户路径（ClassPath）上所指定的类库。它是ClassLoader中getSystemClassLoader()的返回值，如果应用中没有自定义过自己的类加载器，一般它就是程序默认的类加载器。

自定义类加载器（User ClassLoader）：就是用户通过继承自java.lang.ClassLoader实现的类加载器，一般要求必须实现findClass()或者loadClass()方法从而实现类加载。

类加载器的双亲委派模型要求，除了启动类加载器之外，所有的其他类加载器都应该有自己的父类加载器（通过组合实现）。双亲委派模型的工作过程是：如果一个类加载器收到类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送给顶层启动类加载器中，只有当父类加载器反馈自己无法完成整个请求时，子类加载器才会尝试自己加载。

双亲委派模型使得类加载器具有一种优先级的层次关系，即父类加载器的加载过程优先于其下层的类加载器，这样可以保证系统的安全性和稳定性。如java.lang.Object类无论如何设定加载过程，都会被委派给最顶端的启动类加载器，这样就保证了整个系统中只有唯一一个Object类。