JVM虚拟机-类加载器子系统
转自博客:http://www.cnblogs.com/muffe/p/3541189.html 还有一些自己补充的知识点
一、类加载器基本概念
顾名思义,类加载器(class loader)用来加载 Java 类到 Java 虚拟机中。一般来说,Java 虚拟机使用 Java 类的方式如下:Java 源程序(.java 文件)在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码(.class 文件)。类加载器负责读取 Java 字节代码,并转换成java.lang.Class
类的一个实例。每个这样的实例用来表示一个 Java 类。通过此实例的 newInstance()
方法就可以创建出该类的一个对象。实际的情况可能更加复杂,比如 Java 字节代码可能是通过工具动态生成的,也可能是通过网络下载的。但第二次实例化一个类时,就从对应Class类newInstance(),不用每次都读取.class文件。
二、类加载过程
一、JVM将整个类加载过程划分为了三个步骤:
(1)装载(加载)
装载过程负责找到二进制字节码并加载至JVM中,JVM通过类名、类所在的包名通过ClassLoader来完成类的加载,同样,也采用以上三个元素来标识一个被加载了的类:类名+包名+ClassLoader实例ID,因此不同类加载器加载相同的类是不同的。有继承,将先在加载父类。
将类.class文件中的二进制数据读入到内存中,将其放在运行时数据区的方法区内,然后在堆区创建一个java.lang.Class对象,用来封装类在方法区中的数据结构
(2)链接
链接过程负责对二进制字节码的格式进行:校验、解析类中调用的接口、类。校验是防止不合法的.class文件,然后 对类中的所有属性、调用方法进行解析,以确保其需要调用的属性、方法存在,以及具备应的权限(例如public、private域权限等),会造成NoSuchMethodError、NoSuchFieldError等错误信息。
连接:
a、验证:确保被加载的类的正确性
b、准备:为类的静态变量分配内存,并将其初始化为默认值
c、解析: 把类中的符号引用转化为直接引用
(3)初始化
初始化过程即为执行类中的静态初始化代码、构造器代码以及静态属性的初始化。
在四种情况下初始化过程会被触发执行:
调用了new;
反射调用了类中的方法;
子类调用了初始化(先执行父类静态代码和静态成员,再执行子类静态代码和静态变量,然后调用父类构造器,最后调用自身构造器。);
JVM启动过程中指定的初始化类。
三、类加载器的代理模式(双亲委派模型)
类加载器在尝试自己去查找某个类的字节代码并定义它时,会先代理给其父类加载器,由父类加载器先去尝试加载这个类,依次类推。
具体过程详见《http://baike.baidu.com/link?url=AN43X7Jb8MPxU8gX3-I5Twu0-YjqRz--cWMOQjOue3uMAh-8kELZC0pZpBfVTpeuVJ_YtxUczSGcpqDE69yNwq》。类推顺序如下:
注意这不是继承关系,而是代理关系。 主要分为以下几类:
(1) Bootstrap ClassLoader
这是JVM的根ClassLoader,它是用C++实现的,JVM启动时初始化此ClassLoader,并由此ClassLoader完成$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar(Sun JDK的实现)中所有class文件的加载,这个jar中包含了java规范定义的所有接口以及实现。
(2) Extension ClassLoader
JVM用此classloader来加载扩展功能的一些jar包
(3) System ClassLoader或者AppClassLoader
JVM用此classloader来加载启动参数中指定的Classpath中的jar包以及目录,在Sun JDK中ClassLoader对应的类名为AppClassLoader。
(4) User-Defined ClassLoader
User-DefinedClassLoader是Java开发人员继承ClassLoader抽象类自行实现的ClassLoader,基于自定义的ClassLoader可用于加载非Classpath中的jar以及目录
注意:
1、所有的类加载器都继承与ClassLoader类。并且BootstrapClassLoader、ExtClassLoader、AppClassLoader继承于Java.net.URLClassLoader,可以从本地和网上下载字节码。URLClassLoader继承ClassLoader。;
2、BootstrapClassLoader是最先加载的,它然后依次加载出ExtClassLoader、AppClassLoader对象。
- public abstract class ClassLoader {
- // The parent class loader for delegation
- private final ClassLoader parent;
- public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
- return loadClass(name, false);
- }
- protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
- synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
- // First, check if the class has already been loaded
- Class<?> c = findLoadedClass(name);
- if (c == null) {
- try {
- if (parent != null) {
- c = parent.loadClass(name, false);
- } else {
- 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.
- c = findClass(name);
- }
- }
- if (resolve) {
- resolveClass(c);
- }
- return c;
- }
- }
- protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
- throw new ClassNotFoundException(name);
- }
- }
四、加载.class文件的方式
1、从本地内存系统中直接加载
2、通过网络下载.class文件
3、子类调用了初始化(父类静态代码>子类静态代码>父类构造器>子类构造器)
4、JVM启动过程中指定的初始化类
五、Class类
Java程序在运行时,Java运行时系统一直对所有的对象进行所谓的运行时类型标识。这项信息纪录了每个对象所属的类。虚拟机通常使用运行时类型信息选准正确方法去执行,用来保存这些类型信息的类是Class类。Class类封装一个对象和接口运行时的状态,当装载类时,Class类型的对象自动创建。
Class 没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的 defineClass 方法自动构造的,因此不能显式地声明一个Class对象。
1、调用Object类的getClass()方法来得到Class对象,这也是最常见的产生Class对象的方法。例如:
MyObject x;
Class c1 = x.getClass();
2、使用Class类的中静态forName()方法获得与字符串对应的Class对象。例如:
Class c2=Class.forName("MyObject"),Employee必须是接口或者类的名字。
3、获取Class类型对象的第三个方法非常简单。如果T是一个Java类型,那么T.class就代表了匹配的类对象。例如
Class cl1 = Manager.class;
Class cl2 = int.class;
Class cl3 = Double[].class;
注意:Class对象实际上描述的只是类型,而这类型未必是类或者接口。例如上面的int.class是一个Class类型的对象。由于历史原因,数组类型的getName方法会返回奇怪的名字。
1、getName()
一个Class对象描述了一个特定类的属性,Class类中最常用的方法getName以 String 的形式返回此 Class 对象所表示的实体(类、接口、数组类、基本类型或 void)名称。
Class还有一个有用的方法可以为类创建一个实例,这个方法叫做newInstance()。例如:
x.getClass.newInstance(),创建了一个同x一样类型的新实例。newInstance()方法调用默认构造器(无参数构造器)初始化新建对象。
返回该类的类加载器。
返回表示数组组件类型的 Class。
返回表示此 Class 所表示的实体(类、接口、基本类型或 void)的超类的 Class。
判定此 Class 对象是否表示一个数组类。
1、forName和newInstance结合起来使用,可以根据存储在字符串中的类名创建对象。例如
Object obj = Class.forName(s).newInstance();
if(e.getClass() == Employee.class)...
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