java類的加載機(jī)制

MRZYD 發(fā)布于2019-08-15 15:53 / 1833人閱讀

摘要：加載階段虛擬機(jī)規(guī)范中并沒有進(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)來自由把握。由于這個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個階段。其中驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析3個部分統(tǒng)稱為連接（Linking）。

加載階段:

Java虛擬機(jī)規(guī)范中并沒有進(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)來自由把握。

初始化時機(jī):
5種情況下必須對類進(jìn)行初始化
2.1 遇到new,getstatic,putstatic,invokestatic這4種字節(jié)碼指令時,如果類沒有進(jìn)行初始化,那就必須對類進(jìn)行初始化,比如說:new一個對象,訪問或設(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包的方法對類進(jìn)行反射調(diào)用的時候，如果類沒有進(jìn)行過初始化，則需要先觸發(fā)其初始化。
2.3 當(dāng)初始化一個類時,如果其父類還沒有初始化,需要先對父類進(jìn)行初始化
2.4 當(dāng)虛擬機(jī)啟動的時候,用戶的主類(包含main方法的那個類),虛擬機(jī)會初始化這個類
2.5 當(dāng)使用JDK1.7的動態(tài)語言支持時，如果一個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，并且這個方法句柄所對應(yīng)的類沒有進(jìn)行過初始化，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)的符號引用替換為直接引用的過程，

符號引用（SymbolicReferences）：符號引用以一組符號來描述所引用的目標(biāo)，符號可以是任何形式的字面量，只要使用時能無歧義地定位到目標(biāo)即可。符號引用與虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存布局無關(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引用必須都是一致的，因?yàn)榉栆玫淖置媪啃问矫鞔_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、相對偏移量或是一個能間接定位到目標(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，同一個符號引用在不同虛擬機(jī)實(shí)例上翻譯出來的直接引用一般不會相同。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＞()方法的過程。

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

類的加載器

啟動類加載器（BootstrapClassLoader）：這個類將器負(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)識別的（僅按照文件名識別，如rt.jar，名字不符合的類庫即使放在lib目錄中也不會被加載）類庫加載到虛擬機(jī)內(nèi)存中。

擴(kuò)展類加載器（ExtensionClassLoader）：這個加載器由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，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）：這個類加器由sun.misc.Launcher$App-ClassLoader實(shí)現(xiàn)。由于這個類加載器是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，開發(fā)者可以直接使用這個類加載器，如果應(yīng)用程序中沒有自定義過自己的類加載器，一般情況下這個就是程序中默認(rèn)的類加載器。

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

先檢查是否已經(jīng)被加載過，若沒有加載則調(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。