深入理解Java虚拟机 第七章 虚拟机类加载器

 2019-12-22 10:40  阅读(950)
文章分类:JVM

7.4 类加载器

类加载阶段中 通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流 这个动作放到Java虚拟机外部去实现,以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。
实现这个动作的代码模块成为类加载器

1. 类与类加载器

-对于任何一个类,都需要由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。每一个类加载器,都拥有一个独立的类名称空间。
即比较两个类是否相等,只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义。否则,即使这两个类来源于同一个Class文件、被同一个虚拟机加载,但只要它们的类加载器不同,那这两个类就必定不相等。

  • 这里的相等,包括

    1. 代表类的Class对象的equals()、isAssignableFrom()、isInstance()方法返回的结果
    2. 使用instanceof关键字做对象所属关系判定等情况

    public class ClassLoaderTest {

        public static void main(String[] args) throws Exception {
    
            ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {
                @Override
                public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
                    try {
                        String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";
                        InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
    
                        if (is == null) {
                            return super.loadClass(name);
                        }
    
                        byte[] b;
                        b = new byte[is.available()];
                        is.read(b);
    
                        return defineClass(name, b, 0, b.length);
    
                    } catch (IOException e) {
                        throw new ClassNotFoundException(name);
                    }
                }
            };
    
            Object obj = myLoader.loadClass("com.baiiu.test.ClassLoaderTest").newInstance(); //当前类对象
            System.out.println(obj.getClass());
            System.out.println(obj instanceof ClassLoaderTest); //false
        }
    }
    

2. 类加载分类

  • 从Java虚拟机角度看,有两种不同的加载器:
    一种是启动类加载器(Bootstrap ClassLoader),用C++实现,是虚拟机自身的一部分。
    另一种就是所有其他的类加载器,由Java语言实现,独立于虚拟机外部,且全部继承自抽象类java.lang.ClassLoader。

  • 从Java开发人员角度来看,绝大部分Java程序都会使用到以下3种系统提供的类加载器。

    1. 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader、引导类加载器)
      这个类加载器负责将存放在<JAVA_HOME>\lib目录中的,或者是-Xbootclasspath参数所制定的路径中的,并且是虚拟机识别的(*.jar)类库加载到虚拟机内存中。
      启动类加载器无法被Java程序直接引用,用户在编写自定义加载器时,如果需要把加载请求委派给引导类加载器,直接使用null代替即可。
    2. 扩展类加载器(Extension ClassLoader)
      负责加载\lib\ext目录中的,或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库。
      开发者可以直接使用扩展类加载器。
    3. 应用程序类加载器(Application ClassLoader)
      这个类加载器是ClassLoader#getSystemClassLoader()返回的,所以也称为系统类加载器。它负责加载用户类路径上所指定的类库。
      开发者可以直接使用这个类加载器。
      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。

3. 双亲委派模型

2019120001201\_1.png

public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            ClassLoader classLoader = Test.class.getClassLoader();
            while (classLoader != null) {
                System.out.println(classLoader);
                classLoader = classLoader.getParent();
            }
        }
    }

    sun.misc.Launcher$AppClassLoader@659e0bfd //系统类加载器
    sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@6d06d69c //扩展类加载器
    parent == null 时 findBootstrapClassOrNull(); //启动类加载器
  • 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。
    这里的加载器之间的父子关系一般不会以继承(Inheritance)的关系来实现,而是使用组合(Composition)关系来复用父加载器的代码。(组合模式)

  • 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。
    因为所有的加载请求最终都会传送到顶层的启动类加载器中,只有当父加载器无法完成这个请求时,子加载器才会尝试自己去加载。

  • 双亲委派模型的好处:
    Java随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。
    比如java.lang.Object,无论哪一个类加载器要加载这个类,最终都是委派给最顶端的启动类加载器,因此Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。

  • 双亲委派模型的实现代码:

    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException{

            synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
                // First, check if the class has already been loaded
                // 首先,检查请求的类是否已经被加载过了
                Class<?> c = findLoadedClass(name);
                if (c == null) {
                    long t0 = System.nanoTime();
                    try {
                        if (parent != null) {
                            // 如果未定义过,即Application ClassLoader,由ClassLoader#getSystemClassLoader()返回
                            c = parent.loadClass(name, false);
                        } else {
                            // 启动类加载器加载
                            c = findBootstrapClassOrNull(name);
                        }
                    } catch (ClassNotFoundException e) {
                        // ClassNotFoundException thrown if class not found
                        // from the non-null parent class loader
                        // 父加载器没有找到这个类,交由子加载器自己加载
                    }
    
                    if (c == null) {
                        // If still not found, then invoke findClass in order
                        // to find the class.
                        long t1 = System.nanoTime();
                        c = findClass(name); // 自己去寻找,未定义自己的加载器时直接抛出异常ClassNotFound,一般情况下都由系统类加载器找到了
    
                        // this is the defining class loader; record the stats
                        sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                        sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                        sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
                    }
                }
                if (resolve) {
                    resolveClass(c);
                }
                return c;
            }
        }
    
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