JVM类加载机制
当我们用java命令运行某个类的main函数启动程序时,首先需要通过
类加载器
把主类加载到
JVM
通过Java命令执行代码的大体流程如下:
其中loadClass的类加载过程有如下几步:
加载 >> 验证 >> 准备 >> 解析 >> 初始化 >>
使用 >> 卸载
- 加载:在硬盘上查找并通过IO读入字节码文件,使用到类时才会加载,例如调用类的 main()方法,new对象等等,在加载阶段会在内存中生成一个代表这个类的 java.lang.Class对象,作为方法区这个类的各种数据的访问入口
- 验证:校验字节码文件的正确性
- 准备:给类的静态变量分配内存,并赋予默认值
- 解析:将符号引用替换为直接引用,该阶段会把一些静态方法(符号引用,比如 main()方法)替换为指向数据所存内存的指针或句柄等(直接引用),这是所谓的静态链接过 程(类加载期间完成),动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用,下 节课会讲到动态链接
- 初始化:对类的静态变量初始化为指定的值,执行静态代码块
类被加载到方法区中后主要包含 运行时常量池、类型信息、字段信息、方法信息、类加载器的
引用、对应class实例的引用
等信息。
类加载器的引用
:这个类到类加载器实例的引用
对应class实例的引用
:类加载器在加载类信息放到方法区中后,会创建一个对应的Class 类型的
对象实例放到堆(Heap)中, 作为开发人员访问方法区中类定义的入口和切入点。
注意,
主类在运行过程中如果使用到其它类,会逐步加载这些类。 jar包或war包里的类不是一次性全部加载的,是使用到时才加载。
类加载器和双亲委派机制
类加载过程主要是通过类加载器来实现的,Java里有如下几种类加载器
- 引导类加载器:负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库,比如 rt.jar、charsets.jar等
- 扩展类加载器:负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR 类包
- 应用程序类加载器:负责加载ClassPath路径下的类包,主要就是加载你自己写的那 些类
- 自定义加载器:负责加载用户自定义路径下的类包
类加载器初始化过程:
- 参见类运行加载全过程图可知其中会创建JVM启动器实例sun.misc.Launcher。sun.misc.Launcher初始化使用了单例模式设计,保证一个JVM虚拟机内只有一个 sun.misc.Launcher实例。 在Launcher构造方法内部,其创建了两个类加载器,分别是 sun.misc.Launcher.ExtClassLoader(扩展类加载器)和sun.misc.Launcher.AppClassLoader(应 用类加载器)。
- JVM默认使用Launcher的getClassLoader()方法返回的类加载器AppClassLoader的实例加载我们 的应用程序。
双亲委派机制
这里类加载其实就有一个双亲委派机制
,加载某个类时会先委托父加载器寻找目标类,找不到再 委托上层父加载器加载,如果所有父加载器在自己的加载类路径下都找不到目标类,则在自己的 类加载路径中查找并载入目标类。
比如我们的Math类,最先会找应用程序类加载器加载,应用程序类加载器会先委托扩展类加载 器加载,扩展类加载器再委托引导类加载器,顶层引导类加载器在自己的类加载路径里找了半天 没找到Math类,则向下退回加载Math类的请求,扩展类加载器收到回复就自己加载,在自己的
类加载路径里找了半天也没找到Math类,又向下退回Math类的加载请求给应用程序类加载器,
应用程序类加载器于是在自己的类加载路径里找Math类,结果找到了就自己加载了。。
双亲委派机制说简单点就是,先找父亲加载,不行再由儿子自己加载。
为什么要设计双亲委派机制?
- 沙箱安全机制:自己写的java.lang.String.class类不会被加载,这样便可以防止核心 API库被随意篡改
- 避免类的重复加载:当父亲已经加载了该类时,就没有必要子ClassLoader再加载一 次,保证被加载类的唯一性