类加载子系统
类加载器与类的加载过程
类加载子系统的作用
- 类加载器子系统负责从文件系统或者网络中加载class文件,class文件在文开头有特定的文件标识。
JAVA专属字节码文件开头都是CA FE BA BE
Classloade只负责class文件的加载,至于它是否可以运行,则由 ExecutionEngine决定。
加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外,方法区中还会存放运行时常量池信息,可能还包括字符串字面量和数字常量(这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射)
PS：加载的类信息放在方法区，这个类new的对象在堆中
类加载器ClassLoader角色
1、class file存在于本地硬盘上,可以理解为设计师画在纸上的模板,而最终这个模板在执行的时候是要加载到JVM当中来根据这个文件实例化出n个一模一样的实例。
2、class file加载到JVM中,被称为DNA元数据模板,放在方法区
3、在class文件->JVM->最终成为元数据模板
此过程就要一个运输工具(类装载器Class loader),扮演一个快递员的角色
类的加载过程
图中的第一步：加载<狭义>。和标题中的加载<广义>不同。
加载
1.通过一个类的全类名获取定义此类的二进制字节流
2.将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
3.在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区这个类的各种数据的访问入口。
补充:
加载class文件的方式：
从本地系统中直接加载
通过网络获取,典型场景: eb Applet
从zip压缩包中读取,成为日后jar、war格式的基础
运行时计算生成,使用最多的是:动态代理技术
由其他文件生成,典型场景:JSp应用
从专有数据库中提取.c1ass文件,比较少见
从加密文件中获取,典型的防 Class文件被反编译的保护措施
链接
在LINKING中 的prepare环节，例如有个代码 a=1；
那么在prepare环节是会先让a=0//初始化。
在initial环节才会赋值a=1；
但final修饰的变量则在一开始就赋值了，因为之后不会改变，可以当作常量。
初始化
- 初始化阶段就是执行类构造器方法< clinit >()的过程。
- 此方法不需定义,是 Javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来。
只有同时有赋值动作，和静态代码语句
，这两个结合起来才会生成以下 类的构造器方法
- 构造器方法中指令按语句在源文件中出现的顺序执行。
- < clinit >()不同于类的构造器。(关联:构造器是虚拟机视角下的< init >() )
- 若该类具有父类,JVM会保证子类的< clinit >()执行前,父类的
< clinit >()已经执行完毕。 - 虚拟机必须保证一个类的()方法在多线程下被同步加锁。
类加载器的分类
- JVM支持两种类型的类加载器,分别为引导类加载器( Bootstrap
Classloader)和自定义类加载器 IUser- Defined classloader) - 从概念上来讲,自定义类加载器一般指的是程序中由开发人员自定义的一类类加载器,但是Java虚拟机规范却没有这么定义,而是将所有派生于抽象类Classloader的类加载器都划分为自定义类加载器。
- 无论类加载器的类型如何划分,在程序中我们最常见的类加载器始终只有3个,如下所示
虚拟机自带的加载器
①启动类加载器(引导类加载器, Bootstrap ClassLoader)
- 这个类加载使用C/C++语言实现的,嵌套在JVM内部。
- 它用来加载Java的核心库( JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、
resources.jar或 sun. boot.class.path路径下的内容),用于提供
JVM自身需要的类 - 并不继承自java.lang.Classloader,没有父加载器。
- 加载 扩展类和应用程序类加载器,并指定为他们的父类加载器。
- 出于安全考虑, Bootstrap启动类加载器只加载包名为ava、 javax、sun等开头的类
②扩展类加载器( Extension Classloader)
- Java语言编写,由sun.misc. Launchersextclassloader实现
- 派生于Classloader类
- 扩展类加载器的父类加载器为启动类加载器从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库,或从JDK的安装目录的jre/lib/ext子目录(扩展目录)下加载类库。如果用户创建的JAR放在此目录下,也会自动由扩展类加载器加载。
③应用程序类加载器(系统类加载器, AppClassLoader)
- java语言编写,由sun,misc. Launcher$AppClassloader实现
派生于 Classloader类 - 父类加载器为扩展类加载器
- 它负责加载环境变量 classpath或系统属性java.class.path指
定路径下的类库 - 该类加载是程序中默认的类加载器,一般来说,Java应用的类都是由它来完成加载
- 通过Classloader#getsystemClassloader()方法可以获取到该
类加载器
用户自定义类加载器
在Java的日常应用程序开发中,类的加载几乎是由上述3种类加载器相互配合执行的,在必要时,我们还可以自定义类加载器,来定制类的加载方式.
为什么要自定义类加载器?
隔离加载类
修改类加载的方式
扩展加载源
防止源码泄漏
用户自定义类加载器实现步骤:
1、开发人员可以通过继承抽象类java.lang.Classloader类的方式,实现自己的类加载器,以满足一些特殊的需求。
2、在JDK1.2之前,在自定义类加载器时,总会去继承Classloader类并重写loadclass()方法,从而实现自定义的类加载类,但是在JDK1.2之后
已不再建议用户去覆盖 loadclass()方法,而是建议把自定义的类加载逻辑写在 findclass()方法中
3、在编写自定义类加载器时,如果没有太过于复杂的需求,可以直接继承URlClassloader类,这样就可以避免自己去编写 findclass()方法及其获取字节码流的方式,使自定义类加载器编写更加简洁。
关于ClassLoader
- Classloader类,它是一个抽象类,其后所有的类加载器都继承自
Classloader(不包括启动类加载器)
sun. misc. launcher它是一个java虚拟机的入口应用。
获取Classloader的途径：
双亲委派机制
Java虚拟机对class文件采用的是按需加载的方式,也就是说当需要使用该类时才会将它的class文件加载到内存生成 class对象。而且加载某个类的class文件时,Java虚拟机采用的是双亲委派模式,即把请求交由父类处理,它是一种任务委派模式。
●工作原理：
1)如果一个类加载器收到了类加载请求,它并不会自己先去加载,而是把这个请求委托给父类的加载器去执行;
2)如果父类加载器还存在其父类加载器,则进一步向上委托,依次递归,请求最终将到达顶层的启动类加载器;
3)如果父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回,倘若父类加载器无法完成此加载任务,子加载器才会尝试自己去加载,这就是双亲委派模式。
双亲委派机制的优势
- 避免类的重复加载
- 保护程序安全,防止核心API被随意篡改
- 自定义类:java.1ang. string
- 自定义类:java.1ang. Shkstart
示例：
①
自定义一个java.lang.string类 然后写main方法会报错。
因为该类是由引导类加载器加载的，而该类加载的核心API中没有main方法，也就就是说，在该加载器中加载的其实不是自定义的string类，而是加载的系统给你定好的API，防止了核心类被篡改。
②
自定义一个类名，但是还是用java.lang开头的包，也会报错。因为引导类加载器会加载由java开头的类，但是这个现在我们自定义的类是外部的。所以引导类加载器为了自身安全会报错。即不能用java.lang做包名
沙箱安全机制
自定义 string类,但是在加载自定义 string类的时候会率先使用引导类
加载器加载,而引导类加载器在加载的过程中会先加载jdk自带的文件
就是因为加载的是rt.jar包中的 string类。这样可以保证对java核
(rt.jar包中 java\lang\ string.c1ass),报错信息说没有main方法源代码的保护,这就是沙箱安全机制。
其它
在JVM中表示两个class对象是否为同一个类存两个必要条件:
①类的完整类名必须一致,包括包名。
②加载这个类的 Classloader(指 Classloader实例对象)必须相同。
换句话说,在JVM中,即使这两个类对象(class对象)来源同一个Class文件,被同一个虚拟机所加载,但只要加载它们的Classloader实例对象不同,那么这两个类对象也是不相等的。
对类加载器的引用
JVM必须知道一个类型是由启动加载器加载的还是由用户类加载器加载的。
如果一个类型是由用户类加载器加载的,那么JVM会将这个类加载器的一个引用作为类型信息的一部分保存在方法区中。当解析一个类型到另一个类型的引用的时候,JVM需要保证这两个类型的类加载器是相同的。
类的主动使用和被动使用
