JVM—类加载子系统

JVM的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的。

有哪些类加载器

类加载器如下：

类加载器

启动类加载器（BootStrap ClassLoader）：负责加载JAVA_HOME\lib目录或通过-Xbootclasspath参数指定路径中的且被虚拟机认可（rt.jar）的类库；
扩展类加载器（Extension ClassLoader）:负责加载JAVA_HOME\lib\ext目录或通过java.ext.dirs系统变量指定路径中的类库；
应用程序类加载器（Application ClassLoader）:负责加载用户路径classpath上的类库；
自定义类加载器（Custom ClassLoader):加载应用之外的类文件；

类加载器执行顺序

类加载器执行顺序如下图：

类加载器执行顺序

自底向上检查类是否已经加载：

加载过程中会先检查类是否已被加载，从自定义加载器到BootStrap逐层检查，只要某个类加载器已加载某个类，就视为此类已加载，可以保证此类使得所有ClassLoader只加载一次；
自顶向下尝试加载类：由上层来逐层尝试加载此类。

类加载时机与过程

类加载的四个时机：

遇到new、getStatic、putStatic、invokeStatic四条指令；

比如有如下类：

public class MyTest {
    public static int hello;
    
    public static void testMethod(){
        
    }
}

当使用如下三种代码时，此类会被加载：

//第一种
MyTest.age;
//第二种
MyTest.testMethod();
//第一种
new MyTest();

使用java.lang.reflect包方法对类进行反射调用；

比如：
```
Class clazz = Class.forName("com.sjdwz.MyTest");
```
初始化一个类，发现其父类还没初始化，要先初始化其父类；
当虚拟机启动时，用户需要指定一个主类main，需要先将主类加载。

一个类的一生

一个类的一生如下：

一个类的一生

类加载做了什么

主要做了三件事：

根据类全限定名称，定位到class文件，以二进制字节流形式加载到内存中；
把字节流静态数据加载到方法区（永久代，元空间）；
基于字节流静态数据，创建字节码Class对象。

类加载途径

类加载途径如下图：

类加载途径

自定义类加载器

我们可以自定义类加载器，来加载D:\sjdwzTest目录下的lib文件夹下的类。

步骤如下：

新建一个类MyTest.java

package com.sjdwz.myclassloader;
public class MyTest {
    public void sayHello(){
        System.out.println("hello world!");
    }
}

使用javac MyTest.java命令，将生成的MyTest.class文件放到D:\sjdwzTest\lib\com\sjdwz\myclassloader文件夹下

注意:包路径不能错。

自定义类加载器，继承ClassLoader，重写findClass()方法，调用defineClass()方法：

/**
 * @Description 自定义类加载器
 * @Created by 随机的未知
 */
public class SjdwzClassLoader extends ClassLoader {
    private String classpath;

    public SjdwzClassLoader(String classpath) {
        this.classpath = classpath;
    }

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        try {
            //输入流，通过类的全限定名称加载文件到字节数组
            byte[] classDate = getData(name);
            if (classDate != null) {
                //defineClass方法将字节数组数据 转为 字节码对象
                return defineClass(name, classDate, 0, classDate.length);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return super.findClass(name);
    }

    /**
     * 加载类的字节码数据
     * @param className
     * @return
     * @throws IOException
     */
    private byte[] getData(String className) throws IOException{
        String path = classpath + File.separatorChar +
                className.replace('.', File.separatorChar) + ".class";
        try (InputStream in = new FileInputStream(path);
             ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream()) {
            byte[] buffer = new byte[2048];
            int len = 0;
            while ((len = in.read(buffer)) != -1) {
                out.write(buffer, 0, len);
            }
            return out.toByteArray();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

测试类如下：

public class SjdwzClassLoaderTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //自定义类加载器的记载路径
        SjdwzClassLoader sjdwzClassLoader = new SjdwzClassLoader("D:\\sjdwzTest\\lib");
        Class<?> testClazz = sjdwzClassLoader.loadClass("com.sjdwz.myclassloader.MyTest");
        if(testClazz != null){
            Object testObj = testClazz.newInstance();
            Method sayHelloMethod = testClazz.getMethod("sayHello", null);
            sayHelloMethod.invoke(testObj,null);
            System.out.println(testClazz.getClassLoader().toString());
        }
    }
}