前言
大家应该都知道,当一个Java项目启动的时候,JVM会找到main方法,根据对象之间的调用来对class文件和所引用的jar包中的class文件进行加载(其步骤分为加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载),方法区中开辟内存来存储类的运行时数据结构(包括静态变量、静态方法、常量池、类结构等),同时在堆中生成相应的Class对象指向方法区中对应的类运行时数据结构。
用最简单的一句话来概括,类加载的过程就是JVM根据所需的class文件的路径,通过IO流的方式来读取class字节码文件,并通过一系列解析初始化等步骤来注入到内存。 java中的类加载器有:BootstrapClassLoader(最上层)、ExtClassLoader、AppClassLoader、以及用户自定义的ClassLoader(最下层)。JVM对于不同种类的jar包(或class文件),会有不同种类的类加载器进行加载。
对应关系如下:
BootstrapClassLoader 用于加载JVM运行所需要的类:
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JAVA_HOME/jre/lib/resources.jar:
JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar:
JAVA_HOME/jre/lib/sunrsasign.jar:
JAVA_HOME/jre/lib/jsse.jar:
JAVA_HOME/jre/lib/jce.jar:
JAVA_HOME/jre/lib/charsets.jar:
JAVA_HOME/jre/lib/jfr.jar:
JAVA_HOME/jre/classes
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ExtClassLoader 用于加载扩展类:
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../Java/Extensions:
../JAVA_HOME/jre/lib/ext: ../Library/Java/Extensions:/Network/Library/Java/Extensions:
../System/Library/Java/Extensions:
../lib/java
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AppClassLoader 用于加载我们项目中ClassPath下所创建的类和jar包中引用的类。
整个类加载,是通过一种叫做双亲委派的机制来进行加载。
举例来说,一个类被最下层的加载器(用户自定义ClassLoader)进行加载,此加载器首先会调用上一层的加载器(AppClassLoader)进行加载,而AppClassLoader会继续转交给上层(ExtClassLoader)的加载器进行加载,直到BootstrapClassLoader。 如果BootstrapClassLoader所加载的类路径找不到此类,那么才会交给下一层的加载器(ExtClassLoader)进行加载,如果找不到此类,继续交给下一层(AppClassLoader)进行加载。以此类推,如果用户自定义的ClassLoader也找不到此类,那么程序就会抛出一个ClassNotFoundError。
整个加载过程图示如下:
(图片引用自:https://www.cnblogs.com/xing901022/p/4574961.html)
类加载源的源码跟踪如下(在此对源码进行了适当的简化),读者可以点入源码进行查看:
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package java.lang.ClassLoader;
import ....
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First,在虚拟机内存中查找是否已经加载过此类...类缓存的主要问题所在!!!
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null ) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null ) {
//先让上一层加载器进行加载
c = parent.loadClass(name, false );
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
if (c == null ) {
//调用此类加载器所实现的findClass方法进行加载
c = findClass(name);
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
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在源码中可以完全领略到双亲委派机制的过程,其中最重要的三句代码已经进行了标注:
- findLoadedClass(在虚拟机内存中查找是否已经加载过此类...类缓存的主要问题所在!!!)
- parent.loadClass(先让上一层加载器进行加载)
- findClass(调用此类加载器所实现的findClass方法进行加载)
如果用户需要自定义加载器,加载自己指定路径的class文件,需要继承ClassLoader,并实现findClass(String name)方法。举例如下:
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package com.linuxidc.utils;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
public class ServiceClassLoader extends ClassLoader{
private String classPath;
public ServiceClassLoader(String classPath) {
this .classPath = classPath;
}
/**
* 重写父类的findClass 方法。 父类的loadClass会调用此方法
*/
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
Class<?> c = null ;
byte [] classData = getClassData(name);
if (classData!= null ) {
c = defineClass(name, classData, 0 , classData.length);
} else {
throw new ClassNotFoundException();
}
return c;
}
// 将class文件通过IO流读取,转化为字节数组
private byte [] getClassData(String name) {
String path = classPath + "/" + name.replace( '.' , '/' ) + ".class" ;
InputStream iStream = null ;
ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
try {
iStream = new FileInputStream(path);
byte [] buffer = new byte [ 1024 ];
int temp = 0 ;
while ((temp = iStream.read(buffer))!=- 1 ) {
byteArrayOutputStream.write(buffer, 0 , temp);
}
if (byteArrayOutputStream!= null ) {
return byteArrayOutputStream.toByteArray();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (iStream!= null ) {
iStream.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
if (byteArrayOutputStream!= null ) {
byteArrayOutputStream.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return null ;
}
}
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对类加载器的使用代码如下:
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ServiceClassLoader serviceClassLoader = new ServiceClassLoader( "c:\myclass" );
Czlass<?> c = ServiceClassLoader.loadClass( "com.linuxidc.service.Myclass" );
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如果 用同一个 ServiceClassLoader 对象去加载同一个Class文件多次,每次加载后的Class对象为同一个! 然而如果new不同的自定义ClassLoader去加载同一个Class文件,则每次会返回不同的Class对象。
注意: 不能将所要加载的Class文件放到classpath目录及其任何子目录下,否则会被AppClassLoader优先加载 (这是由于类加载采用双亲委派机制,同时AppClassLoader可以加载所有在classpath下的class文件), 每次都是同一个AppClassLoader进行加载,因此会出现类缓存问题。
这样就解决了通常在JVM类加载时,直接使用反射出现的类缓存的问题。
总结
以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,如果有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对服务器之家的支持。
原文链接:http://www.linuxidc.com/Linux/2018-01/150034.htm