深入理解Java类加载 (2)

当使用 JDK 1.7 的动态语言支持时,如果一个 java.lang.invoke.MethodHandle 实例最后的解析结果 REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic 的方法句柄,并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。

第5种情况,我暂时看不懂。

以上这 5 种场景中的行为称为对一个类进行主动引用。除此之外,所有引用类的方式都不会触发初始化,称为被动引用,例如:

通过子类引用父类的静态字段,不会导致子类初始化。

通过数组定义来引用类,不会触发此类的初始化。MyClass[] cs = new MyClass[10];

常量在编译阶段会存入调用类的常量池中,本质上并没有直接引用到定义常量的类,因此不会触发定义常量的类的初始化。

类加载器

把实现类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流”这个动作的代码模块称为“类加载器”。

将 class 文件二进制数据放入方法区内,然后在堆内(heap)创建一个 java.lang.Class 对象,Class 对象封装了类在方法区内的数据结构,并且向开发者提供了访问方法区内的数据结构的接口。

目前类加载器却在类层次划分、OSGi、热部署、代码加密等领域非常重要,我们运行任何一个 Java 程序都会涉及到类加载器。

类的唯一性和类加载器

对于任意一个类,都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机中的唯一性。

即使两个类来源于同一个 Class 文件,被同一个虚拟机加载,只要加载它们的类加载器不同,那这两个类也不相等。
这里所指的“相等”,包括代表类的 Class 对象的 equals() 方法、 isAssignableFrom() 方法、isInstance() 方法的返回结果,也包括使用 instanceof 关键字做对象所属关系判定等情况。

双亲委派模型

如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每一个层次的类加载器都是如此,因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中,只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求(它的搜索范围中没有找到所需的类)时,子加载器才会尝试自己去加载。

图摘自《码出高效》

这里类加载器之间的父子关系一般不会以继承(Inheritance)的关系来实现,而是都使用组合(Composition)关系来复用父加载器的代码。

Bootstrap 类加载器是用 C++ 实现的,是虚拟机自身的一部分,如果获取它的对象,将会返回 null;扩展类加载器和应用类加载器是独立于虚拟机外部,为 Java 语言实现的,均继承自抽象类 java.lang.ClassLoader ,开发者可直接使用这两个类加载器。

Application 类加载器对象可以由 ClassLoader.getSystemClassLoader() 方法的返回,所以一般也称它为系统类加载器。它负责加载用户类路径(ClassPath)上所指定的类库,如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器,一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

双亲委派模型对于保证 Java 程序的稳定运作很重要,例如类 java.lang.Object,它存放在 rt.jar 之中,无论哪一个类加载器要加载这个类,最终都是委派给处于模型最顶端的启动类加载器进行加载,因此 Object 类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。

双亲委派模型的加载类逻辑可参考如下代码:

// 代码摘自《深入理解Java虚拟机》 protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { // 首先,检查请求的类是否已经被加载过了 Class c = findLoadedClass(name); if (c == null) { try { if (parent != null) { c = parent.loadClass(name, false); } else { c = findBootstrapClassOrNull(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { // 如果父类加载器抛出ClassNotFoundException // 说明父类加载器无法完成加载请求 } if (c == null) { // 在父类加载器无法加载的时候 // 再调用本身的findClass方法来进行类加载 c = findClass(name); } } if (resolve) { resolveClass(c); } return c; } 破坏双亲委派模型

双亲委派模型主要出现过 3 较大规模的“被破坏”情况。

1) 双亲委派模型在引入之前已经存在破坏它的代码存在了。
双亲委派模型在 JDK 1.2 之后才被引入,而类加载器和抽象类 java.lang.ClassLoader 则在 JDK 1.0 时代就已经存在,JDK 1.2之后,其添加了一个新的 protected 方法 findClass(),在此之前,用户去继承 ClassLoader 类的唯一目的就是为了重写 loadClass() 方法,而双亲委派的具体逻辑就实现在这个方法之中,JDK 1.2 之后已不提倡用户再去覆盖 loadClass() 方法,而应当把自己的类加载逻辑写到 findClass() 方法中,这样就可以保证新写出来的类加载器是符合双亲委派规则的。

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