java類的加載機(jī)制

MRZYD 發(fā)布于2019-08-15 15:53 / 1835人閱讀

摘要：加載階段虛擬機(jī)規(guī)范中并沒(méi)有進(jìn)行強(qiáng)制約束，這點(diǎn)可以交給虛擬機(jī)的具體實(shí)現(xiàn)來(lái)自由把握。由于這個(gè)類加載器是中的方法的返回值，所以一般也稱它為系統(tǒng)類加載器。如果父類加載失敗，拋出異常后，再調(diào)用自己的方法進(jìn)行加載。

類從被加載到虛擬機(jī)內(nèi)存中開始，到卸載出內(nèi)存為止，它的整個(gè)生命周期包括：加載（Loading）、驗(yàn)證（Verification）、準(zhǔn)備（Preparation）、解析（Resolution）、初始化（Initialization）、使用（Using）和卸載（Unloading）7個(gè)階段。其中驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析3個(gè)部分統(tǒng)稱為連接（Linking）。

加載階段:

Java虛擬機(jī)規(guī)范中并沒(méi)有進(jìn)行強(qiáng)制約束，這點(diǎn)可以交給虛擬機(jī)的具體實(shí)現(xiàn)來(lái)自由把握。

初始化時(shí)機(jī):
5種情況下必須對(duì)類進(jìn)行初始化
2.1 遇到new,getstatic,putstatic,invokestatic這4種字節(jié)碼指令時(shí),如果類沒(méi)有進(jìn)行初始化,那就必須對(duì)類進(jìn)行初始化,比如說(shuō):new一個(gè)對(duì)象,訪問(wèn)或設(shè)置static變量(final修飾的除外),調(diào)用類的靜態(tài)方法
2.2 使用java.lang.reflect包的方法對(duì)類進(jìn)行反射調(diào)用的時(shí)候，如果類沒(méi)有進(jìn)行過(guò)初始化，則需要先觸發(fā)其初始化。
2.3 當(dāng)初始化一個(gè)類時(shí),如果其父類還沒(méi)有初始化,需要先對(duì)父類進(jìn)行初始化
2.4 當(dāng)虛擬機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候,用戶的主類(包含main方法的那個(gè)類),虛擬機(jī)會(huì)初始化這個(gè)類
2.5 當(dāng)使用JDK1.7的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言支持時(shí)，如果一個(gè)java.lang.invoke.MethodHandle實(shí)例最后的解析結(jié)果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且這個(gè)方法句柄所對(duì)應(yīng)的類沒(méi)有進(jìn)行過(guò)初始化，則需要先觸發(fā)其初始化。

驗(yàn)證是連接階段的第一步，這一階段的目的是為了確保Class文件的字節(jié)流中包含的信息符合當(dāng)前虛擬機(jī)的要求，并且不會(huì)危害虛擬機(jī)自身的安全。

準(zhǔn)備階段是正式為類變量分配內(nèi)存并設(shè)置類變量初始值的階段，這些變量所使用的內(nèi)存都將在方法區(qū)中進(jìn)行分配。

解析階段是虛擬機(jī)將常量池內(nèi)的符號(hào)引用替換為直接引用的過(guò)程，

符號(hào)引用（SymbolicReferences）：符號(hào)引用以一組符號(hào)來(lái)描述所引用的目標(biāo)，符號(hào)可以是任何形式的字面量，只要使用時(shí)能無(wú)歧義地定位到目標(biāo)即可。符號(hào)引用與虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存布局無(wú)關(guān)，引用的目標(biāo)并不一定已經(jīng)加載到內(nèi)存中。各種虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存布局可以各不相同，但是它們能接受的符號(hào)引用必須都是一致的，因?yàn)榉?hào)引用的字面量形式明確定義在Java虛擬機(jī)規(guī)范的Class文件格式中。

直接引用（DirectReferences）：直接引用可以是直接指向目標(biāo)的指針、相對(duì)偏移量或是一個(gè)能間接定位到目標(biāo)的句柄。直接引用是和虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存布局相關(guān)的，同一個(gè)符號(hào)引用在不同虛擬機(jī)實(shí)例上翻譯出來(lái)的直接引用一般不會(huì)相同。如果有了直接引用，那引用的目標(biāo)必定已經(jīng)在內(nèi)存中存在。

初始化階段是執(zhí)行類構(gòu)造器＜clinit＞()方法的過(guò)程。

＜clinit＞()方法是由編譯器自動(dòng)收集類中的所有類變量的賦值動(dòng)作和靜態(tài)語(yǔ)句塊（static{}塊）中的語(yǔ)句合并產(chǎn)生的，編譯器收集的順序是由語(yǔ)句在源文件中出現(xiàn)的順序所決定的，靜態(tài)語(yǔ)句塊中只能訪問(wèn)到定義在靜態(tài)語(yǔ)句塊之前的變量，定義在它之后的變量，在前面的靜態(tài)語(yǔ)句塊可以賦值，但是不能訪問(wèn)。

類的加載器

啟動(dòng)類加載器（BootstrapClassLoader）：這個(gè)類將器負(fù)責(zé)將存放在＜JAVA_HOME＞lib目錄中的，或者被-Xbootclasspath參數(shù)所指定的路徑中的，并且是虛擬機(jī)識(shí)別的（僅按照文件名識(shí)別，如rt.jar，名字不符合的類庫(kù)即使放在lib目錄中也不會(huì)被加載）類庫(kù)加載到虛擬機(jī)內(nèi)存中。

擴(kuò)展類加載器（ExtensionClassLoader）：這個(gè)加載器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader實(shí)現(xiàn)，它負(fù)責(zé)加載＜JAVA_HOME＞libext目錄中的，或者被java.ext.dirs系統(tǒng)變量所指定的路徑中的所有類庫(kù)，開發(fā)者可以直接使用擴(kuò)展類加載器。

應(yīng)用程序類加載器（ApplicationClassLoader）：這個(gè)類加器由sun.misc.Launcher$App-ClassLoader實(shí)現(xiàn)。由于這個(gè)類加載器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，所以一般也稱它為系統(tǒng)類加載器。它負(fù)責(zé)加載用戶類路徑（ClassPath）上所指定的類庫(kù)，開發(fā)者可以直接使用這個(gè)類加載器，如果應(yīng)用程序中沒(méi)有自定義過(guò)自己的類加載器，一般情況下這個(gè)就是程序中默認(rèn)的類加載器。

雙親委派模型的工作過(guò)程是：如果一個(gè)類加載器收到了類加載的請(qǐng)求，它首先不會(huì)自己去嘗試加載這個(gè)類，而是把這個(gè)請(qǐng)求委派給父類加載器去完成，每一個(gè)層次的類加載器都是如此，因此所有的加載請(qǐng)求最終都應(yīng)該傳送到頂層的啟動(dòng)類加載器中，只有當(dāng)父加載器反饋?zhàn)约簾o(wú)法完成這個(gè)加載請(qǐng)求（它的搜索范圍中沒(méi)有找到所需的類）時(shí)，子加載器才會(huì)嘗試自己去加載。

先檢查是否已經(jīng)被加載過(guò)，若沒(méi)有加載則調(diào)用父加載器的loadClass()方法，若父加載器為空則默認(rèn)使用啟動(dòng)類加載器作為父加載器。如果父類加載失敗，拋出ClassNotFoundException異常后，再調(diào)用自己的findClass()方法進(jìn)行加載。