什么是JVM的類加載器

本篇內(nèi)容主要講解“什么是JVM的類加載器”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“什么是JVM的類加載器”吧!

1. 什么是JVM

既然是學(xué)習(xí)關(guān)于JVM的相關(guān)理論知識(shí)，我們當(dāng)然得知道什么是JVM。JVM是Java Virtual  Machine(Java虛擬機(jī))的縮寫。既然說到虛擬機(jī)，可能又會(huì)有人問什么是虛擬機(jī)了，我這里把虛擬機(jī)得相關(guān)概念放在這里：

• 虛擬機(jī)：就是一臺(tái)虛擬的計(jì)算機(jī)，他是一款軟件;用來執(zhí)行一系列計(jì)算機(jī)指令。虛擬機(jī)可以分為系統(tǒng)虛擬機(jī)和程序虛擬機(jī)。

• 系統(tǒng)虛擬機(jī)：比如VMware，他們完全是對(duì)物理計(jì)算機(jī)的仿真，提供了一個(gè)可運(yùn)行完整操作系統(tǒng)的軟件平臺(tái)。

程序虛擬機(jī)：比如Java虛擬機(jī)，它專門為執(zhí)行單個(gè)計(jì)算機(jī)程序而設(shè)計(jì)。在Java虛擬機(jī)中執(zhí)行的  指令我們稱為Java字節(jié)碼指令。(JVM是運(yùn)行在操作系統(tǒng)之上的，它與硬件沒有直接的交互)

所以根據(jù)定義，我們可以得知JVM是程序虛擬機(jī)。那么JVM在哪里呢，其實(shí)，我們?cè)谧铋_始學(xué)習(xí)Java得時(shí)候，都必須按照J(rèn)ava得運(yùn)行環(huán)境，從網(wǎng)上下載JDK安裝包，安裝完成之后，在安裝路徑下會(huì)有兩個(gè)文件夾，一個(gè)叫Jdk，一個(gè)叫jre,而java虛擬機(jī)就在jre的文件夾里面。

 存在即有他存在的道理，那么JVM的存在有什么用呢?他是用來干嘛的呢?學(xué)過JAVA的都知道，java程序要想運(yùn)行，Java源程序(.java)要先編譯成與平臺(tái)無關(guān)的字節(jié)碼文件(.class)，然后字節(jié)碼文件再解釋成機(jī)器碼運(yùn)行。而解釋得這個(gè)過程就是通過Java虛擬機(jī)來執(zhí)行的(可以參考下面這張圖理解)。java虛擬機(jī)是來解釋字節(jié)碼文件的，而解釋得這個(gè)過程其實(shí)是一個(gè)很復(fù)雜得過程，所以這就到了我們今天要講得主題了。

2. 類加載(classLoading)

 我們先來了解一下類加載得整個(gè)過程。從下圖可以看到類的生命周期一共分為5個(gè)階段，加載、連接(包括驗(yàn)證、準(zhǔn)備和解析)、初始化、使用(類得實(shí)例化)、卸載(垃圾回收)。

在Java代碼中，我們都知道類(指的是類本身Class，比如,Interface,Enum)的加載、連接、初始化過程都是在程序運(yùn)行期間完成的。下面我們就先講一下類得加載、連接和初始化。

類的加載：*最常見的一種情況*是將已存在的類的Class文件(也就是字節(jié)碼文件)從磁盤上面加載到內(nèi)存里面，將其放在運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)中，然后在內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class對(duì)象用來封裝類在方法區(qū)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

類的連接(又細(xì)分了三個(gè)階段)：

• 驗(yàn)證：確保被加載類的正確性

• 準(zhǔn)備：為類的靜態(tài)變量(也可以稱為類變量)分配內(nèi)存，并將其初始化為默認(rèn)值(比如int 的默認(rèn)值就是0)

• 解析：將類中的符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為直接引用

類的初始化：為類的靜態(tài)變量進(jìn)行賦值(從代碼從上到下執(zhí)行)

Java程序?qū)︻惖氖褂梅绞娇煞譃閮煞N：

• 主動(dòng)使用

• 被動(dòng)使用

所有的Java虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)，在每個(gè)類或接口被Java程序"首次主動(dòng)使用"時(shí)才初始化他們，一定要記住，是首次并且還是主動(dòng)使用得時(shí)候才會(huì)初始化類。

如果對(duì)其類或者接口主動(dòng)使用導(dǎo)致初始化了(此時(shí)的初始化就說明加載、連接(連接的三個(gè)步驟，注意，此時(shí)的連接只完成類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存，并將其初始化為默認(rèn)值)已經(jīng)完成了)

我這里總結(jié)了7種主動(dòng)使用：

• 創(chuàng)建類的實(shí)例

• 訪問某個(gè)類或接口的靜態(tài)變量，或者對(duì)該靜態(tài)變量賦值

• 調(diào)用類的靜態(tài)方法

• 反射(如class.forName())

• 初始化一個(gè)類的子類

• Java虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)被表明為啟動(dòng)類的類

• JDK1.7開始提高的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言支持;

除了以上7種情況，其他使用Java類的方式都被看做是對(duì)類的被動(dòng)使用，都不會(huì)導(dǎo)致類的初始化。

3. 類的加載連接初始化詳細(xì)講解

 其實(shí)我們知道類的加載的最終產(chǎn)品是位于內(nèi)存中的Class對(duì)象，Class對(duì)象封裝了類在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且向Java程序員提供了訪問方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口。

根據(jù)以上的總結(jié)，我們知道類的連接其實(shí)就是當(dāng)類被加載后，就進(jìn)入連接階段。連接就是將已經(jīng)讀入到內(nèi)存的類的二進(jìn)制數(shù)據(jù)合并到虛擬機(jī)的運(yùn)行環(huán)境中去。那么類的驗(yàn)證的內(nèi)容有哪些呢?

• 類文件的結(jié)構(gòu)檢查

• 語(yǔ)義檢查

• 字節(jié)碼驗(yàn)證

• 二進(jìn)制兼容性的驗(yàn)證

4. 類加載器

 類的加載其實(shí)是類加載器去完成的，我們可以把類加載器想象成一個(gè)小人，幫助JVM干活的。那么類加載器的定義是什么呢，這里按照我個(gè)人的理解總結(jié)了一下：

類加載器(classLoader)：類加載器是用來把類加載到Java虛擬機(jī)的內(nèi)存空間中(加載類的工具，類一定是由類加載器去加載)。從JDK1.2版本開始，類的加載過程采用雙親委托機(jī)制。這種機(jī)制能更好的保證Java平臺(tái)的安全。在此委托機(jī)制中，除了Java虛擬機(jī)自帶的根類加載器之外(因?yàn)楦惣虞d器本身是沒有父加載器的)，其余的類加載器都有且只有一個(gè)父加載器。當(dāng)Java程序請(qǐng)求加載器loader1加載Sample類時(shí)，loader1首先委托自己的父加載器去加載Sample類，若父加載器能加載，則由父加載器完成加載任務(wù)，否則才有加載器loader1本身加載Sample類。

類加載器分為兩種類型：

(1) Java虛擬機(jī)自帶的加載器

• 根類加載器(BootstrapClassLoader)，也稱啟動(dòng)類加載器

• 擴(kuò)展類加載器(ExtensionClassLoader)

• 系統(tǒng)(應(yīng)用)類加載器(SystemClassLoader或者AppClassLoader)

(2) 用戶自定義的類加載器

• java.lang.ClassLoader的子類(所有用戶自定義的類加載器都應(yīng)該繼承抽象類ClassLoader類)

• 用戶可以定制類的加載方式

類加載器并不需要等到某個(gè)類被”首次主動(dòng)使用“時(shí)再加載它

5. 類加載器雙親委托機(jī)制詳解

 這一小節(jié)我們來詳細(xì)了解一下類加載器的雙親委托機(jī)制。父親委托機(jī)制也稱為雙親委托機(jī)制(我個(gè)人得理解實(shí)際上應(yīng)該叫做父親委托機(jī)制，因?yàn)樵谠创a里面是parent而不是parents)：在父親委托機(jī)制中，各個(gè)加載器按照父子關(guān)系形成了熟悉結(jié)構(gòu)(邏輯上的，比如下圖)，除了啟動(dòng)類加載器之外，其余的類加載器都有且只有一個(gè)父加載器。

以下幾種加載器從表面看是繼承關(guān)系，實(shí)際上是包含關(guān)系哦

我舉例來看看父親委托機(jī)制的實(shí)際執(zhí)行：

 對(duì)上圖執(zhí)行流程我詳細(xì)得解釋一下類加載器父親委托機(jī)制具體是怎么執(zhí)行得：首先loader1和loader2是我們自定義的加載器，loader1嘗試去加載Sample類，根據(jù)父親委托機(jī)制，其實(shí)并不是由loader1去直接加載Sample類到虛擬機(jī)當(dāng)中，相反，它是把這個(gè)加載任務(wù)轉(zhuǎn)交給系統(tǒng)類加載器去完成，系統(tǒng)類加載器再把這個(gè)加載任務(wù)轉(zhuǎn)交給擴(kuò)展類加載器，然后擴(kuò)展類加載器再轉(zhuǎn)交給根類加載器去完成，由于根類加載器已經(jīng)是類加載器體系層次的最頂層，所以根類加載器會(huì)嘗試去Sample類到虛擬機(jī)當(dāng)中(然后根類加載器不能加載，因?yàn)樗菑奶囟ǖ膸讉€(gè)目錄去加載)，既然根類加載器無法完成加載，他就會(huì)把這個(gè)任務(wù)返回給擴(kuò)展類加載器(同理，原則上也不能加載)，再讓系統(tǒng)類加載器去加載(一般是可以加載成功)。最終再把這個(gè)流程返回給loader1,就宣告類加載過程結(jié)束。

6. 獲取類加載器的幾種途徑

既然我們了解了類加載器的種類，那我們也需要了解通過什么方式可以獲取到類加載器，獲取類加載器的方式我這里總結(jié)了4種方式：

第一種：獲得當(dāng)前類的ClassLoader：

 clazz.getClassLoder()

具體實(shí)現(xiàn)如下所示：

Class<?> clazz1 = Class.forName("java.lang.String"); System.out.println(clazz1.getClassLoader());

第二種：獲得當(dāng)前線程上下文的ClassLoader：

 Thread.currentThread().getContextClassLoader();

具體實(shí)現(xiàn)如下所示：

ClassLoader contextClassLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); System.out.println(contextClassLoader);

第三種：獲得系統(tǒng)ClassLoader：

 ClassLoader.getSystemClassLoader();

第四種：獲得調(diào)用者的ClassLoader

 DriverManager.getCallerLoader()

 我們還需要知道其實(shí)數(shù)組并不是由類加載器加載創(chuàng)建的的，而是當(dāng)被需要時(shí)，被jvm運(yùn)行時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建的，對(duì)于數(shù)組來說，他的類加載器是和他元素的類型的類加載一樣的，如果元素類型是基本類型，則數(shù)組沒有類加載器

ClassLoader類本身默認(rèn)是并行加載的的(parallel  capable)，如果子類想支持并行加載，是需要自己注冊(cè)的，用戶自定義加載器若需要并行加載，需要自行配置，通過調(diào)用registerAsParallelCapable()

到此，相信大家對(duì)“什么是JVM的類加載器”有了更深的了解，不妨來實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！