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classloader.md

File metadata and controls

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ClassLoader

[TOC]

概述

ClassLoader ， 类加载器，负责加载类，给定一个binary name 就可以加载一个类。

ClassLoader 使用委托模式(delegation)来查找类，也就是常说的*"双亲委派"*。

每个 ClassLoader 都有一个关联的父 ClassLoader。当尝试去找一个 Class 时，会先去 parent 那边找，找不到再自己找。

一般来说 JVM 从平台的本地文件系统中加载类，但也有一些是从网络下载下来的，方法 defineClass 能将字节数组转换为 Class 的实例。

VM 内置的类加载器叫做"bootstrap class loader" ，它没有父加载器，但是可以作为别的加载器的 parent。

Class name 的规范

class name 是有规范的，不能随便乱写，必须是一个binary name。

具体表现就是：一定要写全类名，如果是内部类则需要用$来表示。

符合规范的有如下几种：

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

loadClass 的过程

一个 class 的加载过程。

//ClassLoader
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
        // First, check if the class has already been loaded
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            try {
                if (parent != null) {
                	  //从 parent load
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                   //在 bootstrap 找
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // ClassNotFoundException thrown if class not found
                // from the non-null parent class loader
            }

            if (c == null) {
                // If still not found, then invoke findClass in order
                // to find the class.
                c = findClass(name);
            }
        }
        return c;
}

protected final Class<?> findLoadedClass(String name) {
    ClassLoader loader;
    if (this == BootClassLoader.getInstance())
        loader = null;
    else
        loader = this;
    return VMClassLoader.findLoadedClass(loader, name);
}

loadClass 的步骤：

  1. 先查找是否已经加载过该 Class
  2. 从父加载器找是否已经加载
  3. 从 bootstrap 找
  4. 自己 findClass

总的来说就是：有事先找爸爸，爸爸不行找爷爷，再不行找老祖先，实在没辙再自己出马。

类加载的五大步骤

实际上类加载的过程，是把 class 文件加载到内存，进过校验解析等步骤，转化成能被 JVM 使用的 Java 类型的过程。

类加载要经过五大步骤，分别是：

  1. 加载
  2. 验证
  3. 准备
  4. 解析
  5. 初始化

验证 & 准备 & 解析 这三个步骤也被并称为"链接"。

1. 加载

加载阶段做的事情是：将外部的 class 文件加载到 JVM，并存储到方法区内。

具体：

  1. 根据类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流；
  2. 将字节流所代表的静态存储结构转化为 JVM 方法区中的运行时数据结构；
  3. 在内存中生成一个代表这个类的 java.lang.Class 对象，作为方法区这个类的各种数据访问入口。

数组例外，它由 JVM 直接创建，而不是通过 ClassLoader 加载。

2. 验证

验证阶段：验证被加载进来的 class 文件的字节流包含的信息符合 JVM 的要求，并保证安全。

具体验证：

  1. 验证文件格式
  2. 验证元数据
  3. 验证字节码
  4. 验证符号引用

3. 准备

准备阶段：为类变量分配内存并设置变量的初始值。

4.解析

解析阶段：将常量池内部下列信息的符号引用转换为直接引用。

  1. 类
  2. 接口
  3. 字段
  4. 方法

5. 初始化

初始化的过程实际上是执行类的构造器的<clinit>()方法的过程。

ClassLoader 隔离

不同的 ClassLoader 加载的类是相互隔离的。

是否是同一个类的判断条件为：类的名称、包名、ClassLoader 都相同才算是同一个类。

类加载的时机

一个类被加载是有条件的， 我们不可能一下子把程序的所有类都加载到内存。

那么加载类的时机是什么呢？换句话说，一个 Java 类何时会被加载？

  1. 遇到 new getstatic putstatic 等指令时
  2. 对类进行反射调用的时候
  3. 初始化某各个类的子类的时候
  4. 虚拟机启动时会先加载的程序主类
  5. 使用 JDK1.7 的动态语言支持的时候

概括起来其实就是：当运行过程中需要这个类的时候。(好像是废话)

资料

https://www.atatech.org/articles/136718?flag_data_from=home_manual