类加载过程深入理解

类的加载过程分为三个阶段&＃xff1a;加载 链接 初始化

一、加载

Java 虚拟机一般使用Java 类的流程&＃xff1a;首先将开发者编写的Java 源代码&＃xff08;.java 文件&＃xff09;编译生成Java 字节码文件&＃xff08;.class 文件&＃xff09;&＃xff0c;然后类加载器会读取字节码文件&＃xff0c;并转换成java.lang.Class 对象。有了该 Class 对象后&＃xff0c;Java 虚拟机可以利用反射方法创建其真正的对象了。Java 提供的类加载器绝大多数都继承自 ClassLoader 类&＃xff0c;它们被用来加载不 同来源的字节码文件。

提到类的加载&＃xff0c;就要说类的加载器。系统提供三种类加载器&＃xff0c;分别是&＃xff1a;

• Bootstrap ClassLoader(启动类加载器又称为根加载器/引导类加载器)
• ExtClassLoader(扩展类加载器)
• AppClassLoader(应用类加载器)

每一种类加载器都有其指定的类加载路径。

1. Bootstrap ClassLoader 主要加载 JAVA_HOME/jre/lib 里的 jar 包&＃xff0c;该目录下的所有 jar 包都是运行 JVM 时所必需的 jar 包。注意&＃xff1a;类加载器其实自身也是一个 Java 类&＃xff0c;因此&＃xff0c;自身类加载器需要被其他类加载器进行加载后方可使用&＃xff0c;显然必须有一个类加载器的顶级父类(也就是 Bootstrap ClassLoader&＃xff0c;该类加载器是由 C 语言代码进行开发的)是其他类加载器的父类。关键点在于&＃xff0c;如果一个类的类加载器是 Bootstrap ClassLoader&＃xff0c;那么该类的 getClassLoader()方法返回 null。
2. ExtClassLoader 主要加载 Java 核心扩展类&＃xff0c;即 JAVA_HOME/jre/ext 目录下的 jar 文件。
3. AppClassLoader 主要加载的是开发者在应用程序中编写的类&＃xff0c;即 CLASSPATH 路径下所有的 jar 文件。

三种加载器之间的关系&＃xff1a;

这里我们应该明确一个原则&＃xff1a;一个类只会生成一个class对象&＃xff0c;无论它被new了几次。 为什么这样说呢&＃xff1f;这里就谈到了类加载器之间的双亲委派模型。

双亲委派模型的工作过程如下&＃xff1a;、

1. 当前类加载器从自己已经加载的类中查询是否此类已经加载&＃xff0c;如果已经加载则返回原来已经加载的类。
2. 如果没有找到&＃xff0c;就去委托父类加载器去加载。父类加载器也会采用同样的策略&＃xff0c;查看自己已经加载过的 类中是否包含这个类&＃xff0c;有就返回&＃xff0c;没有就委托其父类去加载&＃xff0c;直到委托到启动类加载器为止。因为如果父类加载器为空了&＃xff0c;就代表使用启动类加载器作为父加载器去加载该类。
3. 如果启动类加载器加载失败&＃xff0c;就会使用扩展类加载器来尝试加载&＃xff0c;继续失败则会使用 AppClassLoader 来加载&＃xff0c;继续失败就会抛出一个异常 ClassNotFoundException

使用双亲委派模型的好处&＃xff1a;

1. 安全性&＃xff0c;避免用户自己编写的类动态替换 Java 的一些核心类。如果不采用双亲委派模型的加载方式进行 类的加载工作&＃xff0c;那我们就可以随时使用自定义的类来动态替代 Java 核心 API 中定义的类。例如&＃xff1a;如果黑客将“病毒 代码”植入到自定义的 String 类当中&＃xff0c;随后类加载器将自定义的 String 类加载到 JVM 上&＃xff0c;那么此时就会对 JVM 产生意想不到“病毒攻击”。而双亲委派的这种加载方式就可以避免这种情况&＃xff0c;因为 String 类已经在启动时就被引导类加载器进行了加载。
2. 避免类的重复加载&＃xff0c;因为 JVM 判定两个类是否是同一个类&＃xff0c;不仅仅根据类名是否相同进行判定&＃xff0c;还需要 判断加载该类的类加载器是否是同一个类加载器&＃xff0c;相同的 class 文件被不同的类加载器加载得到的结果就是两个不同的类。

二、链接

当类被加载之后&＃xff0c;系统为之生成一个对应的Class对象&＃xff0c;接着将会进入连接阶段&＃xff0c;连接阶段负责把类的二进制数据合并到JRE中。类连接又可分为如下3个阶段&＃xff1a;

1. 验证&＃xff1a;验证阶段用于检验被加载的类是否有正确的内部结构&＃xff0c;并和其他类协调一致。Java是相对C&＃43;&＃43;语言是安全的语言&＃xff0c;例如它有C&＃43;&＃43;不具有的数组越界的检查。这本身就是对自身安全的一种保护。验证阶段是Java非常重要的一个阶段&＃xff0c;它会直接的保证应用是否会被恶意入侵的一道重要的防线&＃xff0c;越是严谨的验证机制越安全。验证的目的在于确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求&＃xff0c;不会危害虚拟机自身安全。其主要包括四种验证&＃xff0c;文件格式验证&＃xff0c;元数据验证&＃xff0c;字节码验证&＃xff0c;符号引用验证。
2. 准备&＃xff1a;类准备阶段负责为类的静态变量分配内存&＃xff0c;并设置默认初始值。
3. 解析&＃xff1a;将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用。说明一下&＃xff1a;符号引用&＃xff1a;符号引用是以一组符号来描述所引用的目标&＃xff0c;符号可以是任何的字面形式的字面量&＃xff0c;只要不会出现冲突能够定位到就行。布局和内存无关。直接引用&＃xff1a;是指向目标的指针&＃xff0c;偏移量或者能够直接定位的句柄。该引用是和内存中的布局有关的&＃xff0c;并且一定加载进来的。

三、初始化

初始化是为类的静态变量赋予正确的初始值&＃xff0c;如果类中有语句&＃xff1a;private static int a &＃61; 10&＃xff0c;它的执行过程是&＃xff1a;首先字节码文件被加载到内存后&＃xff0c;先进行链接的验证这一步骤&＃xff0c;验证通过后准备阶段&＃xff0c;给a分配内存&＃xff0c;因为变量a是static的&＃xff0c;所以此时a等于int类型的默认初始值0&＃xff0c;即a&＃61;0,然后到解析&＃xff08;后面在说&＃xff09;&＃xff0c;到初始化这一步骤时&＃xff0c;才把a的真正的值10赋给a,此时a&＃61;10。

本文参考亦心_yan的博客&＃xff0c;博客链接&＃xff1a;https://blog.csdn.net/m0_38075425/article/details/81627349