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資訊專欄INFORMATION COLUMN

JVM 對(duì) NoClassDefFoundError 的“緩存”

dayday_up / 431人閱讀

摘要：于是懷疑是不是對(duì)一個(gè)類的做了緩存，在第一次加載這個(gè)類出現(xiàn)以后，后續(xù)再嘗試加載就直接拋出。上述類的的作用是是一個(gè)空的類，里面有一個(gè)的靜態(tài)成員。

問題

今天在排查一個(gè)線上的問題，線上的一個(gè)應(yīng)用在初始化一個(gè)類的靜態(tài)字段的時(shí)候出現(xiàn)了 NoClassDefFoundError，并且在導(dǎo)致 NoClassDefFoundError 出現(xiàn)的根本原因消失后，后續(xù)再次嘗試初始化這個(gè)類的時(shí)候，持續(xù)出現(xiàn)了 NoClassDefFoundError。

于是懷疑 JVM 是不是對(duì)一個(gè)類的 NoClassDefFoundError 做了緩存，在第一次加載這個(gè)類出現(xiàn) NoClassDefFoundError 以后，后續(xù)再嘗試加載就直接拋出 NoClassDefFoundError。

實(shí)驗(yàn)

為了證實(shí)自己的猜想，嘗試設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)，一個(gè)涉及三個(gè)類

public class Test1 {
    static Test2 test2 = new Test2();
}

public class Test2 {
}

public class Test {
    public static void main(String... args) throws Exception {
        while(true) {
            System.out.println("================================");
            try {
                new Test1(); // 嘗試實(shí)例化 Test1，觸發(fā) NoClassDefFoundError
            } catch (Throwable e) {
                e.printStackTrace();

                try {
                    Test.class.getClassLoader().loadClass("Test2"); // 嘗試加載 Test2，用于證實(shí)當(dāng)將 
                                                                    // Test2.class 拷貝到 ClassPath 下的時(shí)候，
                                                                    // Test2 就可以加載到了。
                } catch (Throwable ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }
            }
            Thread.sleep(3000);
        }
    }
}

上述類的的作用是：Test2 是一個(gè)空的類，Test1 里面有一個(gè) Test2 的靜態(tài)成員。Test 是程序的主入口，在一個(gè)無限循環(huán)內(nèi)部，不斷地嘗試去實(shí)例化 Test1，并且在加載 Test1 出現(xiàn)異常的時(shí)候，嘗試加載一下 Test2。

實(shí)驗(yàn)的步驟是：

編譯以上類，運(yùn)行 javac Test.java

將生成出的 Test2.class 重命名成 Test2.class.bak

運(yùn)行 java Test，這個(gè)時(shí)候程序去加載 Test1 的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn) NoClassDefFoundError，并且在嘗試加載 Test2 的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn) ClassNotFoundException。

將第二步重命名的 Test2.class.bak 該回成 Test2.class，這個(gè)時(shí)候程序去加載 Test1 的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn) NoClassDefFoundError，在加載 Test2 的時(shí)候，不會(huì)出現(xiàn) ClassNotFoundException。

實(shí)驗(yàn)的第二步的目的是為了程序在加載 Test1 的時(shí)候因?yàn)檎也坏?Test2 出現(xiàn) NoClassDefFoundError，第四步是為了和第二步做對(duì)照，說明在后續(xù)程序可以加載到 Test2 的時(shí)候，在實(shí)例化 Test1 的時(shí)候，依舊出現(xiàn) NoClassDefFoundError

在我的機(jī)器上，按照上面的方式去操作，結(jié)果如下：

結(jié)果正如預(yù)期，即使在后面 Test2 在 ClassPath 下的時(shí)候，NoClassDefFoundError 依舊出現(xiàn)，所以 JVM 里面肯定有地方對(duì) NoClassDefFoundError 做了緩存。

JVM 里面的實(shí)現(xiàn)

帶著這個(gè)疑問，請(qǐng)教了部門里面的 JVM 專家，這個(gè)猜測得到了證實(shí)，并且他給出了 JVM 內(nèi)部具體處理這段邏輯的代碼，處理的代碼在 JDK 的 instanceKlass.cpp 這個(gè)文件里面：

bool instanceKlass::link_class_impl(
     instanceKlassHandle this_oop, bool throw_verifyerror, TRAPS) {
   // check for error state
   if (this_oop->is_in_error_state()) {
     ResourceMark rm(THREAD);
     THROW_MSG_(vmSymbols::java_lang_NoClassDefFoundError(),
                this_oop->external_name(), false);
   }
   // return if already verified
   if (this_oop->is_linked()) {
     return true;
   }

并且在 instanceClass.hpp 這個(gè)文件中，定義了類的 _init_state，其中，is_in_error_state 這個(gè)方法的定義如下：

bool is_in_error_state() const           { return _init_state == initialization_error; }

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