JVM原理-类加载机制-白红宇

JVM原理-类加载机制

阅读量：171 次

发布时间：2019-02-28

本文共 4486 字，大约阅读时间需要 14 分钟。

类加载机制深入理解

一、概要

本次主要认知类加载的机制、详细介绍类加载器、类加载的过程以及类加载过程中的双亲委托原则。

二、类加载机制概述

在介绍类的加载机制之前，我们先看一下类加载机制在Java程序运行期间处于一个什么样的环节。从上图可以看出，Java文件通过Java编译器，编译成了字节码文件，接下来类加载器将这些字节码文件加载到虚拟机内存。但是哪些字节码文件在哪些时机需要加载到内存中，也就是类的加载时机是啥？

1. 类加载器的启动时机

类加载器并不需要等到某个类被“首次主动使用”时再加载它，JVM规范允许类加载器在预料某个类将要被使用时就预先加载它。如果在预先加载的过程中遇到了.class文件缺失或存在错误，类加载器必须在程序首次主动使用该类时才报告错误（LinkageError错误）如果这个类一直没有被程序主动使用，那么类加载器就不会报告错误。

2. 类加载器的类型

JVM中类加载器主要有BootStrapClassLoader（引导类加载器）、ExtClassLoader（扩展类加载器）、AppClassLoader(应用类加载器)、CustomClassLoader(用户自定义类加载器)。

三、ClassLoader源码分析

双亲委托原则流程

双亲委托原则是Java类加载机制的重要组成部分。它决定了当一个类加载器无法找到所需类时，该如何递归查找。具体流程如下：

首先，自定义的加载器，先查找本地是否已经加载，如果没有加载，再利用递归，委托父类加载器检查是否已经加载，层层判断一直到Bootstrap ClassLoader；

其次，如果通过层层查找，发现都没有加载，再从顶层开始，判断各个加载器扫描的目录里面查找目标类：

BootStrap ClassLoader扫描%JAVA_HOME%\jre\lib中加载

ExtClassLoader扫描%JAVA_HOME%\jre\lib\ext中加载

AppClassLoader扫描%ClASSPATH%加载

自定义类加载器，可以自定义扫描路径，自定义类加载器示例：

package com.jason.util.classloader;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
    private String mLibPath;
    public MyClassLoader(String path) {
        mLibPath = path;
    }
    protected Class
    findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        String fileName = getFileName(name);
        File file = new File(mLibPath, fileName);
        try {
            FileInputStream is = new FileInputStream(file);
            ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
            int len = 0;
            while ((len = is.read()) != -1) {
                bos.write(len);
            }
            byte[] data = bos.toByteArray();
            is.close();
            bos.close();
            return defineClass(name, data, 0, data.length);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return super.findClass(name);
    }
    private String getFileName(String name) {
        int index = name.lastIndexOf('.');
        if (index == -1) {
            return name + ".class";
        } else {
            return name.substring(index) + ".class";
        }
    }
}

自定义类加载器使用示例：

package com.jason.util.classloader;
import java.lang.reflect.Method;
public class TestClassLoader {
    public static void main(String[] args) {
        MyClassLoader diskLoader = new MyClassLoader("D:\\");
        try {
            Class c = diskLoader.loadClass("TestHello");
            if (c != null) {
                try {
                    Object obj = c.newInstance();
                    Method method = c.getDeclaredMethod("hello", null);
                    method.invoke(obj, null);
                } catch (InstantiationException | IllegalAccessException | NoSuchMethodException | SecurityException | IllegalArgumentException | InvocationTargetException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}