JVM:类加载机制

JVM:类加载机制


本文源自参考《深入理解jvm虚拟机》,多篇博文的总结

前言

我们编写的代码最终会编译为Class文件,Class文件中描述的各种信息,最
终都需要加载到虚拟机中之后才能运行和使用。而虚拟机如何加载这些Class文件?Class文
件中的信息进入到虚拟机后会发生什么变化?这些都关系着代码的最终运行情况。

一 类加载器

类加载器:通过一个类的全限定名来获取描述此类二进制字节流的代码模块

这是类加载器比较官方的说法,简单来说就是负责读取Java字节码信息。

1.1类的唯一性

类在Java虚拟机中的唯一性: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。
通俗一点来讲,要判断两个类是否“相同”,前提是这两个类必须被同一个类加载器加载,且类字节码相同,否则这个两个类不“相同”。
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。

1.2 类加载器种类

启动类加载器 Bootstrap ClassLoader:加载JACA_HOME\lib,或者被-Xbootclasspath参数限定的类。使用C++语言实现,是Java虚拟机自身的一部分,启动类加载器无法被Java程序直接引用。

扩展类加载器 Extension ClassLoader:加载\lib\ext,或者被java.ext.dirs系统变量指定的类。开发人员可以直接使用。

应用程序类加载器 Application ClassLoader:加载用户类路径(ClassPath)上所指定的类库,是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值。开发人员可以直接使用。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。

自定义类加载器通过继承ClassLoader实现,一般是加载我们的自定义类。

类加载器 Java 类如同其它的Java类一样,也是要由类加载器来加载的。

二 双亲委派模型

既然有这么多种类加载器,那么在JVM中类在加载时,各个类加载器是怎么协调统一运作的呢,这就引出了双亲委派模型

JVM:类加载机制


(它并不是一个强制性的约束模型,而是Java设计者推荐给开发者的一种类加载器实现
方式。不过我们常用的JVM都实现了该模型,如:官方下载的JavaSE中JVM——Oracle Hotspot)

双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器外,其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。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。

双亲委派模型的工作过程: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。

双亲委派好处:1.避免同一个类被多次加载 2.每个加载器只能加载自己范围内的类

三 类加载时机

理解了类加载器,即可开始说明类的加载详情了。首先我们要知道,JVM在什么时候会进行类加载。

3.1 类在JVM中的生命周期

类从被加载到虚拟机内存中开始,到卸载出内存为止,它的整个生命周期包括:加载
(Loading)、验证(Verification)、准备(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)和卸载(Unloading)7个阶段。其中验证、准备、解析3个部分统称为连接(Linking)。

3.2 类加载的各阶段顺序

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在图中,加载、验证、准备、初始化和卸载这5个阶段的顺序是确定的,类的加载过程
必须按照这种顺序按部就班地开始(按顺序开始,而不是完成。因为这些阶段通常都是互相交叉地混合式进行的)。

并且解析阶段并不完全遵守图中描述的加载顺序:它在某些情况下可以在初始化阶
段之后再开始,这是为了支持Java语言的运行时绑定(即动态绑定)。

3.3 类加载时机

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