Java类加载器学习1——类加载器的基本概念

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Java类加载器学习1——类加载器的基本概念

徐胖子 2012-11-20 17:36:00 浏览868
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一、程序使用java类的运行顺序

 

当程序主动使用某个类的时候,若该类还未被加载至内存中,系统会通过加载,连接,初始化三个步骤对类进行初始化,有事也把这三个步骤称为类加载或者类的初始化。

 

1 类的加载

将被编译的.java而成为.class字节码读入JVM内存并为之创建一个java.lang.Class对象,也就是说当程序中使用任何类的时候系统都会为之建立一个java.lang.Class对象。类的加载由类加载器完成,类加载器通常有JVM提供,我们称JVM提供的类加载器为系统类加载器。当然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。

 

2 类的连接

当生成一个对应的.class对象后,接着会进入连接阶段,会将类的二进制数据合并到JRE中,该阶段又认为验证,准备,解析三个阶段。

 

3 类的初始化

由JVM负责对类进行初始化,主要就是对静态属性进行初始化。(1)声明静态属性时指定初始值 (2)使用静态初始化块为静态属性指定初始值。

 

本文主要讲解第一个步骤——类的加载。

 

 

二、类的加载的基本概念

基本上所有的类加载器都是java.lang.ClassLoader类的一个实例。java.lang.ClassLoader类的基本职责就是根据一个指定的类的名称,找到或者生成其对应的字节代码,然后从这些字节代码中定义出一个Java类,即java.lang.Class类的一个实例。除此之外ClassLoader还负责加载Java应用所需的资源,如图像文件和配置文件等。不过本文只讨论其加载类的功能。为了完成加载类的这个职责,ClassLoader提供了一系列的方法。JDK中几个比较重要的方法:


getParent()
返回委托的父类加载器

loadClass(String name)
加载名称为name的类,返回的结果是java.lang.Class类的实例

findClass(String name)
查找名称为name的类,返回的结果是java.lang.Class类的实例

findLoadedClass(String name)
查找名称为 name的已经被加载过的类,返回的结果是 java.lang.Class类的实例

defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)
把字节数组b中的内容转换成Java类,返回的结果是java.lang.Class类的实例。此方法被声明为final

resolveClass(Class<?> c)
链接指定的Java类 


上述name是二进制名,按照《Java Language Specification》的定义,任何作为String类型参数传递给ClassLoader中方法的类名称都必须是一个二进制名称。 有效类名称的示例包括:

"java.lang.String"
"javax.swing.JSpinner$DefaultEditor"
"java.security.KeyStore$Builder$FileBuilder$1"
"java.net.URLClassLoader$3$1"

 

 

 

三、类加载器的分类

Java 中的类加载器大致可以分成两类,一类是系统(JVM)提供的,一类是由Java应用开发人员编写的。

 

系统提供的类加载器主要有下面三个:

引导类加载器(bootstrap class loader)
用来加载 Java 的核心库,是用原生代码(C++)来实现的,并不继承自java.lang.ClassLoader。


扩展类加载器(extensions class loader)
用来加载Java的扩展库。Java虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。


系统类加载器(system class loader)
根据Java应用的类路径(CLASSPATH)来加载Java类。一般来说Java应用的类都是由它来完成加载的。可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它。

 

除了系统提供的类加载器外开发人员可以通过继承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。

 

除了引导类加载器外,所有的类加载器都有一个父类加载器。通过getParent()方法可以得到。对于系统提供的类加载器来说,系统类加载器的父类加载器是扩展类加载器,而扩展类加载器的父类加载器是引导类加载器;对于开发人员编写的类加载器来说,其父类加载器是加载此类加载器Java类的类加载器。因为类加载器Java类如同其它的Java类一样,也要由类加载器来加载的。一般来说开发人员编写的类加载器的父类加载器是系统类加载器。类加载器通过这种方式组织起来,形成树状结构。树的根节点就是引导类加载器。看一张传智播客的图

 

 

看一段测试代码 

public class Test
{

 public static void main(String[] args)
 {

  // sun.misc.Launcher$AppClassLoader
  System.out.println(Test.class.getClassLoader().getClass().getName());

  // null
  // 类加载器本身也是java类,也需要被加载,但是第一个加载器如果是java类的话,被谁来加载呢?
  // 答案BootStrap是第一个类加载器,是C++代码写成的二进制代码,这里通过java获取不了
  System.out.println(System.class.getClassLoader());

  // sun.misc.Launcher$AppClassLoader——>sun.misc.Launcher$ExtClassLoader——>null
  ClassLoader loader = Test.class.getClassLoader();
  while (null != loader)
  {
   System.out.println(loader.getClass().getName());
   loader = loader.getParent();
  }
  System.out.println(loader);
 }

}


 

四、类加载器的父类委托机制

Java的类加载器自从JDK1.2开始便引入了一条机制,叫做父类委托机制。

一个类需要被加载的时候,JVM先会调用他的父类加载器进行加载。如果父类加载器加载不了,再使用其子类进行加载。当然这类所说的父类加载器,不一定他们之间是继承的关系,有可能仅仅是包装的关系。不能片面理解。


当Java虚拟机要加载类时,如果上一级加载器可以加载则交由上一级加载,如用户编写一个java.lang.System类,交给AppClassLoader加载—>ExtClassLoader加载—>BootStrap加载,而rt.jar这个包中本来就有一个System类,所以用户编写的System类不起作用。如果BootStrap加载不到,则将由ExtClassLoader加载—>AppClassLoader加载,最后还加载不了就返回ClassNotFoundException异常,不会交给发起请求的加载器的子加载器。

 

Java之所以出现这条机制,因为是处于安全性考虑。害怕用户自己定义class文件然后自己写一个类加载器来加载原本应该是JVM自己加载的类。这样会是JVM虚拟机混乱或者说会影响到用户的安全。

 

参考地址

http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/index.html#major5

http://blog.csdn.net/a352193394/article/details/7343385

 

 

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