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【学习札记-类加载器】

2024-07-05 09:17:32   227人阅读


       个人学习整理，如有不足之处，请不吝指教。转载请注明：@CSU-Max


类加载器


简介

    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。


类加载器的分类

    Java 中的类加载器的分类如下图，看图简洁明了：


    启动类加载器（bootstrap class loader）：加载 Java 的核心库。比如位于<JAVA_HOME>/jre/lib 目录下的vm.jar，core.jar。

    扩展类加载器（extensions class loader）：加载 Java 的扩展库。一般位于<JAVA_HOME>/jre/lib/ext 或者通过java.ext.dirs 这个系统属性指定的路径下的代码。这个类加载器是由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 实现的。

    系统类加载器（system class loader）：根据 Java 应用的类路径（CLASSPATH）来加载 Java 类。加载java.class.path（映射系统参数 CLASSPATH的值） 路径下面的代码，这个类加载器是由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 实现的。

类加载器的层次结构和双亲委派模型


分析

    除了启动类加载器，所有的类加载器对象都有一个可以作为其双亲的类加载器对象。

    通过 ClassLoader 类的 getParent 方法可以获取双亲类加载器对象。
    我们自定义的类加载器 Java 类继承自 ClassLoader 类，而 ClassLoader 类的构造方法中可以指定类加载器的双亲类加载器对象，所以我们可以在自定义的类加载器的构造方法中调用父类 ClassLoader  类的构造方法，指定双亲类加载器对象的值。

    若我们在自定义类加载器时没有指定双亲类加载器，则默认的双亲类加载器是系统类加载器。
    若当前类加载器对象的双亲类加载器是启动类加载器，则其 getParent 方法返回 null。

    下面是测试代码：
public void test()
    {
        ClassLoader cl = getClass().getClassLoader();
        System.out.println(cl.toString());
        if (cl != null)
        {
            cl = cl.getParent();
            System.out.println(cl.toString());
        }
    }

    测试结果：
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@4d77c977       ---> 默认为系统类加载器
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@734bcb5c       ---> getParent方法得到扩展类加载器
                                               ---> getParent方法返回null

    通过以上的简单代码和输出结果可以很好的说明我们上面的说法。

    根据以上的分析，我们可以发现这种加载的过程形成了一种层次结构，这种层次结构可以用如下简图表示：
            

           没有自己定义的类加载器时                                      有自己定义的类加载器时       


概念

    一般应用程序都是由以上三种基本的类加载器加载的，当然，有时候也会使用我们自定义的类加载器。这些类加载器构成了一种层次结构，称为类加载器的双亲委派模型。
    所有的类加载器（除了启动类加载器）对象都有一个可以作为其双亲的类加载器对象，通过组合关系来复用双亲类加载器的方法。

原理

    当一个类加载器收到类加载请求时，它并不会第一时间自己去加载这个类，而是把该请求委派给双亲类加载器去完成，每个层次的类加载器都是如此（双亲类加载器再将请求委派给它的双亲类加载器），如果双亲类加载器可以完成类加载任务，就成功返回；只有当双亲类加载器无法完成该加载请求时（它的搜索范围内没有找到所需要的类），子类加载器才会自己去加载。（此处可以通俗的理解为递归）

实现

    关于虚拟机中默认的双亲委派机制，我们可以查看 java.lang.ClassLoader 类的 loadClass 方法，源码及分析如下：
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // 首先判断请求的类是否已经被加载过了
            Class c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                //如果没有被加载，接着就检查双亲类加载器是否存在
                try {
                    if (parent != null) {
                        //如果双亲类加载器存在，就调用其loadClass方法
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        //如果不存在双亲类加载器，就检查是否使用启动类加载器加载该类
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    
                }

                if (c == null) {
                    long t1 = System.nanoTime();
                    //如果依旧不能被加载，则调用自身的findClass来进行类加载
                    c = findClass(name)；
                }
            }
            if (resolve) {
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }


    最近在看 java 虚拟机这一块，将自己的一些学习心得记录下来，分享给大家，多多指教。


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