Java加載Class文件的原理機制


詳見:http://blog.sina.com.cn/s/blog_6cbfd2170100ljmp.html

1.Java中的所有類,必須被裝載到jvm中才能運行,這個裝載工作是由jvm中的類裝載器完成的,類裝載器所做的工作實質是把類文件從硬盤讀取到內存中

2.java中的類大致分為三種:

    1.系統類

    2.擴展類

    3.由程序員自定義的類 

3.類裝載方式,有兩種

    1.隱式裝載, 程序在運行過程中當碰到通過new 等方式生成對象時,隱式調用類裝載器加載對應的類到jvm中。

    2.顯式裝載, 通過class.forname()等方法,顯式加載需要的類

  隱式加載與顯式加載的區別?兩者本質是一樣?

4.類加載的動態性體現

    一個應用程序總是由n多個類組成,Java程序啟動時,並不是一次把所有的類全部加載后再運行,它總是先把保證程序運行的基礎類一次性加載到jvm中,其它類等到jvm用到的時候再加載,這樣的好處是節省了內存的開銷,因為java最早就是為嵌入式系統而設計的,內存寶貴,這是一種可以理解的機制,而用到時再加載這也是java動態性的一種體現 

5.java類裝載器

    Java中的類裝載器實質上也是類,功能是把類載入jvm中,值得注意的是jvm的類裝載器並不是一個,而是三個,層次結構如下:

      Bootstrap Loader  - 負責加載系統類

            |

          - - ExtClassLoader  - 負責加載擴展類

                    |

                   - - AppClassLoader  - 負責加載應用類

    為什么要有三個類加載器,一方面是分工,各自負責各自的區塊,另一方面為了實現委托模型,下面會談到該模型

6. 類加載器之間是如何協調工作的

      前面說了,java中有三個類加載器,問題就來了,碰到一個類需要加載時,它們之間是如何協調工作的,即java是如何區分一個類該由哪個類加載器來完成呢。

    在這里java采用了委托模型機制,這個機制簡單來講,就是“類裝載器有載入類的需求時,會先請示其Parent使用其搜索路徑幫忙載入,如果Parent 找不到,那么才由自己依照自己的搜索路徑搜索類”,注意喔,這句話具有遞歸性

下面舉一個例子來說明,為了更好的理解,先弄清楚幾行代碼:

Public class Test{

    Public static void main(String[] arg){

      ClassLoader c  = Test.class.getClassLoader();  //獲取Test類的類加載器

        System.out.println(c); 

      ClassLoader c1 = c.getParent();  //獲取c這個類加載器的父類加載器

        System.out.println(c1);

      ClassLoader c2 = c1.getParent();//獲取c1這個類加載器的父類加載器

        System.out.println(c2);

  }

}

運行結果:

    。。。AppClassLoader。。。

    。。。ExtClassLoader。。。

    Null

注: 。。。表示省略了內容

    可以看出Test是由AppClassLoader加載器加載的,AppClassLoader的Parent 加載器是ExtClassLoader 但是ExtClassLoader的Parent為 null 是怎么回事呵,朋友們留意的話,前面有提到Bootstrap Loader是用C++語言寫的,依java的觀點來看,邏輯上並不存在Bootstrap Loader的類實體,所以在java程序代碼里試圖打印出其內容時,我們就會看到輸出為null。

    類裝載器ClassLoader(一個抽象類)描述一下JVM加載class文件的原理機制

    類裝載器就是尋找類或接口字節碼文件進行解析並構造JVM內部對象表示的組件,在java中類裝載器把一個類裝入JVM,經過以下步驟:

1、裝載:查找和導入Class文件

2、鏈接:其中解析步驟是可以選擇的

a)檢查:檢查載入的class文件數據的正確性

b)准備:給類的靜態變量分配存儲空間

c)解析:將符號引用轉成直接引用

3、初始化:對靜態變量,靜態代碼塊執行初始化工作

類裝載工作由ClassLoder和其子類負責。JVM在運行時會產生三個ClassLoader:根裝載器,ExtClassLoader(擴展類裝載器)和AppClassLoader,其中根裝載器不是ClassLoader的子類,由C++編寫,因此在java中看不到他,負責裝載JRE的核心類庫,如JRE目錄下的rt.jar,charsets.jar等。ExtClassLoader是ClassLoder的子類,負責裝載JRE擴展目錄ext下的jar類包;AppClassLoader負責裝載classpath路徑下的類包,這三個類裝載器存在父子層級關系,即根裝載器是ExtClassLoader的父裝載器,ExtClassLoader是AppClassLoader的父裝載器。默認情況下使用AppClassLoader裝載應用程序的類

   Java裝載類使用“全盤負責委托機制”。“全盤負責”是指當一個ClassLoder裝載一個類時,除非顯示的使用另外一個ClassLoder,該類所依賴及引用的類也由這個ClassLoder載入;“委托機制”是指先委托父類裝載器尋找目標類,只有在找不到的情況下才從自己的類路徑中查找並裝載目標類。這一點是從安全方面考慮的,試想如果一個人寫了一個惡意的基礎類(如java.lang.String)並加載到JVM將會引起嚴重的后果,但有了全盤負責制,java.lang.String永遠是由根裝載器來裝載,避免以上情況發生

    除了JVM默認的三個ClassLoder以外,第三方可以編寫自己的類裝載器,以實現一些特殊的需求。類文件被裝載解析后,在JVM中都有一個對應的java.lang.Class對象,提供了類結構信息的描述。數組,枚舉及基本數據類型,甚至void都擁有對應的Class對象。Class類沒有public的構造方法,Class對象是在裝載類時由JVM通過調用類裝載器中的defineClass()方法自動構造的


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