坚持写博客第一周--java基础知识回顾--jvm类加载1

一：类加载运行全过程

当我们用java命令运行某个类的启动函数时，首先需要类加载器把主类加载到JVM中。

整个加载过程中有一步：

classLoader.loadClass(“某类”)。

这个loadClass的类加载过程有如下几步：

加载 >> 验证 >> 解析 >> 初始化 >> 使用 >> 卸载

1：加载-在硬盘中查找并io读入字节码文件（注意：使用到类的时候才会去加载，例如new对象，调用main方法等），此时会在内存中生成一个代表此类的 Class 对象，作为方法区此类各种数据的入口。
2: 验证-校验字节码文件是否正确
3: 准备-静态变量分配内存，并赋默认值
4: 解析-静态链接的过程(符号引用替换为直接引用)
5: 初始化-静态变量初始化为指定值，执行静态代码块

5步走完之后，类加载到方法区，主要包含的信息有：

1：运行时常量池
2：类型信息
3：字段信息
4：方法信息
5：类加载器的引用--类到类加载器实例的引用
6：对于clss实例的引用-加载的类信息在方法区中，此时会创建一个对应的Class对象实例放到 堆 中 ，作为 开发人员访问类定义的入口和切入点

注：主类中如果有使用其它类，会逐步加载这些类。jar（war）包中的类不会一次性全部加载，使用到时才会去加载

以上是类加载的基本过程，那这个过程是通过谁去做的呢？

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去实现的，java中有如下几种类加载器：

1：引导类加载器--负责加载支撑JVM运行的核心类库，JRE的lib目录下的，比如rt.jar 
2：扩展类加载器--负责加载支撑JVM运行的核心类库，JRE的lib目录下的ext目录下的jar包
3：应用程序类加载器--辅助加载 ClassPath 路径下的类包，主要加载的就是程序员自己写的那些类
4：自定义加载器--负责加载用户自定义的目录下的类包

呃，自己不想写，cv 一个别人的示例如下：

public class TestJDKClassLoader {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(String.class.getClassLoader());
        System.out.println(com.sun.crypto.provider.DESKeyFactory.class.getClassLoader().getClass().getName());
        System.out.println(TestJDKClassLoader.class.getClassLoader().getClass().getName());

        System.out.println();
        ClassLoader appClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        ClassLoader extClassloader = appClassLoader.getParent();
        ClassLoader bootstrapLoader = extClassloader.getParent();
        System.out.println("the bootstrapLoader : " + bootstrapLoader);
        System.out.println("the extClassloader : " + extClassloader);
        System.out.println("the appClassLoader : " + appClassLoader);

        System.out.println();
        System.out.println("bootstrapLoader加载以下文件：");
        URL[] urls = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
        for (int i = 0; i < urls.length; i++) {
            System.out.println(urls[i]);
        }

        System.out.println();
        System.out.println("extClassloader加载以下文件：");
        System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));

        System.out.println();
        System.out.println("appClassLoader加载以下文件：");
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));

    }
}

运行结果：
null
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
sun.misc.Launcher$AppClassLoader

the bootstrapLoader : null
the extClassloader : sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@3764951d
the appClassLoader : sun.misc.Launcher$AppClassLoader@14dad5dc

bootstrapLoader加载以下文件：
file:/D:/dev/Java/jdk1.8.0_45/jre/lib/resources.jar
file:/D:/dev/Java/jdk1.8.0_45/jre/lib/rt.jar
file:/D:/dev/Java/jdk1.8.0_45/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/D:/dev/Java/jdk1.8.0_45/jre/lib/jsse.jar
file:/D:/dev/Java/jdk1.8.0_45/jre/lib/jce.jar
file:/D:/dev/Java/jdk1.8.0_45/jre/lib/charsets.jar
file:/D:/dev/Java/jdk1.8.0_45/jre/lib/jfr.jar
file:/D:/dev/Java/jdk1.8.0_45/jre/classes

extClassloader加载以下文件：
D:devJavajdk1.8.0_45jrelibext;C:WindowsSunJavalibext

appClassLoader加载以下文件：
D:devJavajdk1.8.0_45jrelibcharsets.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibdeploy.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibextaccess-bridge-64.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibextcldrdata.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibextdnsns.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibextjaccess.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibextjfxrt.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibextlocaledata.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibextnashorn.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibextsunec.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibextsunjce_provider.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibextsunmscapi.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibextsunpkcs11.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibextzipfs.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibjavaws.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibjce.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibjfr.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibjfxswt.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibjsse.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibmanagement-agent.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibplugin.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibresources.jar;D:devJavajdk1.8.0_45jrelibrt.jar;D:ideaProjectsproject-alltargetclasses;C:Userszhuge.m2repositoryorgapachezookeeperzookeeper3.4.12zookeeper-3.4.12.jar;C:Userszhuge.m2repositoryorgslf4jslf4j-api1.7.25slf4j-api-1.7.25.jar;C:Userszhuge.m2repositoryorgslf4jslf4j-log4j121.7.25slf4j-log4j12-1.7.25.jar;C:Userszhuge.m2repositorylog4jlog4j1.2.17log4j-1.2.17.jar;C:Userszhuge.m2repositoryjlinejline0.9.94jline-0.9.94.jar;C:Userszhuge.m2repositoryorgapacheyetusaudience-annotations0.5.0audience-annotations-0.5.0.jar;C:Userszhuge.m2repositoryionettynetty3.10.6.Finalnetty-3.10.6.Final.jar;C:Userszhuge.m2repositorycomgoogleguavaguava22.0guava-22.0.jar;C:Userszhuge.m2repositorycomgooglecodefindbugsjsr3051.3.9jsr305-1.3.9.jar;C:Userszhuge.m2repositorycomgoogleerrorproneerror_prone_annotations2.0.18error_prone_annotations-2.0.18.jar;C:Userszhuge.m2repositorycomgooglej2objcj2objc-annotations1.1j2objc-annotations-1.1.jar;C:Userszhuge.m2repositoryorgcodehausmojoanimal-sniffer-annotations1.14animal-sniffer-annotations-1.14.jar;D:devIntelliJ IDEA 2018.3.2libidea_rt.jar

此时，问题来了，类加载器是怎么初始化的呢？

其实，用java 命令启动程序的时候，会调用c++代码创建JVM启动器实例sun.misc.Launcher。
而 Launcher 的构造方法中，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。

源码如下：

//Launcher的构造方法
public Launcher() {
    Launcher.ExtClassLoader var1;
    try {
        //构造扩展类加载器，在构造的过程中将其父加载器设置为null
        var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
    } catch (IOException var10) {
        throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
    }

    try {
        //构造应用类加载器，在构造的过程中将其父加载器设置为ExtClassLoader，
        //Launcher的loader属性值是AppClassLoader，我们一般都是用这个类加载器来加载我们自己写的应用程序
        this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
    } catch (IOException var9) {
        throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
    }

    Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);
    String var2 = System.getProperty("java.security.manager");
    。。。 。。。 //省略一些不需关注代码

}

精髓：双亲委派机制

如图所示：java的类加载器是存在亲子层级关系的。

如图示：就是双亲委派机制
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。

简单点就是，先找父亲加载，不行再由儿子自己加载

我们来看下应用程序类加载器AppClassLoader加载类的双亲委派机制源码，AppClassLoader的loadClass方法最终会调用其父类ClassLoader的loadClass方法，该方法的大体逻辑如下：

	首先，检查一下指定名称的类是否已经加载过，如果加载过了，就不需要再加载，直接返回。
	如果此类没有加载过，那么，再判断一下是否有父加载器；如果有父加载器，则由父加载器加载（即调用parent.loadClass(name, false);）或者是调用bootstrap类加载器来加载。
	如果父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类，那么调用当前类加载器的findClass方法来完成类加载。

//ClassLoader的loadClass方法，里面实现了双亲委派机制
protected Class loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // 检查当前类加载器是否已经加载了该类
        Class c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {  //如果当前加载器父加载器不为空则委托父加载器加载该类
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {  //如果当前加载器父加载器为空则委托引导类加载器加载该类
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // ClassNotFoundException thrown if class not found
                // from the non-null parent class loader
            }

            if (c == null) {
                // If still not found, then invoke findClass in order
                // to find the class.
                long t1 = System.nanoTime();
                //都会调用URLClassLoader的findClass方法在加载器的类路径里查找并加载该类
                c = findClass(name);

                // this is the defining class loader; record the stats
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
            }
        }
        if (resolve) {  //不会执行
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

问：为什么要设计双亲委派机制？
1–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库被篡改
2–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

全盘负责委托机制

“全盘负责”是指当一个ClassLoder装载一个类时，除非显示的使用另外一个ClassLoder，该类所依赖及引用的类也由这个ClassLoder载入。

有些时候，需要打破双亲委派机制，例如Tomcat ，这个以后再总结，感谢自己！！！

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