JVM初識(shí)-java類加載器

• 前言
  作為一位java開發(fā)人員，不懂java虛擬機(jī)規(guī)范是會(huì)被人鄙視的，特別是工作了多年的程序人員。為了不讓他人有鄙視的機(jī)會(huì)，于是本人開始了JVM的學(xué)習(xí)之旅。
  學(xué)習(xí)Java虛擬機(jī)，從了解JVM內(nèi)存模型開始。

• JVM【java虛擬機(jī)規(guī)范】?jī)?nèi)存模型圖

  
  1. Class files
  一般而言，我們都會(huì)將邏輯代碼編寫在以.java為后綴的文件中。class文件則是由java文件編譯【使用javac命令編譯】而成。

2. 類加載器子系統(tǒng)

class文件已經(jīng)有了，那么class文件又是如何加載進(jìn)虛擬機(jī)的呢？這時(shí)不得不提一下類加載器。類加載器，顧名思義，就是實(shí)現(xiàn)對(duì)類的加載-類加載器的主要任務(wù)就是將class文件加載進(jìn)虛擬機(jī)內(nèi)存。 從JAVA虛擬機(jī)的角度來看，類加載器可分為兩種，一種是啟動(dòng)類加載器，用于加載虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)所需類庫(kù)。另一種是其他類加載器，用于加載非啟動(dòng)類庫(kù)的其他所有類庫(kù)。 從java開發(fā)人員的角度來看，類加載器還可以做更細(xì)致的劃分，可分為：?jiǎn)⒂妙惣虞d器、擴(kuò)展類加載器、應(yīng)用程序類加載器及自動(dòng)類加載器。如下圖：

• 啟用類加載器（Bootstrap）C++
  負(fù)責(zé)將存在于<JAVA_HOME>\lib目錄中的rt.jar的類庫(kù)加載進(jìn)虛擬機(jī)內(nèi)存中
• 擴(kuò)展類加載器（Extension）Java
  負(fù)責(zé)將存在于<JAVA_HOME>\lib\ext目錄中的所有類庫(kù)加載進(jìn)虛擬機(jī)內(nèi)存中
• 應(yīng)用程序類加載器（AppClassLoader）java
  負(fù)責(zé)將用戶類路徑（ClassPath）上所指定的類庫(kù)加載進(jìn)虛擬機(jī)內(nèi)存中
• 自定義類加載器
  如開發(fā)人員對(duì)類的加載有特殊的要求，可自定義類加載器
  該類加載器子系統(tǒng)圖展示了類加載器的種類，同時(shí)描述了類加載器之間的層次關(guān)系，我們稱這種層次關(guān)系為雙親委派模型。

• 雙親委派模型
  當(dāng)類加載器收到類的加載請(qǐng)求時(shí)，首先自身不嘗試去加載這個(gè)類，而是將這個(gè)類請(qǐng)求委派給父類加載器去完成。每個(gè)類加載 器都如此。因此所有的類加載請(qǐng)求都會(huì)傳遞到頂級(jí)類加載器【啟動(dòng)類加載器】,只有當(dāng)父類加載器無法完成類加載請(qǐng)求時(shí)，子類加載器才會(huì)嘗試自己去加載。
  如當(dāng)類加載器加載java.lang.String類時(shí)。首先應(yīng)用程序類加載器會(huì)接收到j(luò)ava.lang.String類的加載請(qǐng)求，因?yàn)閼?yīng)用序類加載器有父類加載器，所以應(yīng)用程序類加載器不會(huì)嘗試去加載java.lang.String類，而是將加載java.lang.String類的請(qǐng)求傳遞給父類加載器【擴(kuò)展類加載器】。又因?yàn)閿U(kuò)展類加載器也有父類加載器【啟用類加載器】，所以擴(kuò)展類加載器也不去加載java.lang.String類，而是將加載java.lang.String類的請(qǐng)求傳遞給父類加載器【啟動(dòng)類加載器】。啟動(dòng)類加載器是頂級(jí)加載器，無父類加載器。它將嘗試去加載java.lang.String類，剛好在rt.jar中找到了java.lang.String類，于是將該類加載進(jìn)虛擬機(jī)。如果要加載的類并不在rt.jar里時(shí)。啟動(dòng)類加載器無法處理類請(qǐng)求，則會(huì)將類的加載請(qǐng)求下放子類加載器去處理。 如下圖:
  

  類加載器內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)類加載的？這時(shí)候就要介紹一下類的加載過程。 類的加載時(shí)機(jī)分5步：加載、連接【驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析】、初始化、使用、與卸載。其中加載、驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析、初始化為類的加載全過程。如下圖：
  

  • 加載
    • 通過一個(gè)類的全限定名獲取定義該類的二進(jìn)制字節(jié)流并在虛擬機(jī)中分配相應(yīng)的內(nèi)存
  • 連接【驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析】
    • 驗(yàn)證：驗(yàn)證加載的類信息是否符合JVM標(biāo)準(zhǔn)，以確保虛擬機(jī)的安全
    • 準(zhǔn)備：為類變量分配內(nèi)存，并設(shè)置初始值
    • 解析：將虛擬機(jī)常量池中的符號(hào)引用轉(zhuǎn)化為直接引用
  • 初始化
    • 執(zhí)行類構(gòu)造器