未能正确加载coogletestextensionoptionspage包_我竟然不再抗拒Java的类加载机制了

很长一段时间里&＃xff0c;我对 Java 的类加载机制都非常的抗拒&＃xff0c;因为我觉得太难理解了。但为了成为一名优秀的 Java 工程师&＃xff0c;我决定硬着头皮研究一下。

01、字节码

在聊 Java 类加载机制之前&＃xff0c;需要先了解一下 Java 字节码&＃xff0c;因为它和类加载机制息息相关。

计算机只认识 0 和 1&＃xff0c;所以任何语言编写的程序都需要编译成机器码才能被计算机理解&＃xff0c;然后执行&＃xff0c;Java 也不例外。

Java 在诞生的时候喊出了一个非常牛逼的口号&＃xff1a;“Write Once, Run Anywhere”&＃xff0c;为了达成这个目的&＃xff0c;Sun 公司发布了许多可以在不同平台&＃xff08;Windows、Linux&＃xff09;上运行的 Java 虚拟机&＃xff08;JVM&＃xff09;——负责载入和执行 Java 编译后的字节码。

到底 Java 字节码是什么样子&＃xff0c;我们借助一段简单的代码来看一看。

源码如下&＃xff1a;

代码编译通过后&＃xff0c;通过 xxd Test.class 命令查看一下这个字节码文件。

感觉有点懵逼&＃xff0c;对不对&＃xff1f;

懵就对了。

这段字节码中的 cafe babe 被称为“魔数”&＃xff0c;是 JVM 识别 .class 文件的标志。文件格式的定制者可以自由选择魔数值&＃xff08;只要没用过&＃xff09;&＃xff0c;比如说 .png 文件的魔数是 8950 4e47。

至于其他内容嘛&＃xff0c;可以选择忘记了。

02、类加载过程

了解了 Java 字节码后&＃xff0c;我们来聊聊 Java 的类加载过程。

Java 的类加载过程可以分为 5 个阶段&＃xff1a;载入、验证、准备、解析和初始化。这 5 个阶段一般是顺序发生的&＃xff0c;但在动态绑定的情况下&＃xff0c;解析阶段发生在初始化阶段之后。

1&＃xff09;Loading&＃xff08;载入&＃xff09;

JVM 在该阶段的主要目的是将字节码从不同的数据源&＃xff08;可能是 class 文件、也可能是 jar 包&＃xff0c;甚至网络&＃xff09;转化为二进制字节流加载到内存中&＃xff0c;并生成一个代表该类的 java.lang.Class 对象。

2&＃xff09;Verification&＃xff08;验证&＃xff09;

JVM 会在该阶段对二进制字节流进行校验&＃xff0c;只有符合 JVM 字节码规范的才能被 JVM 正确执行。该阶段是保证 JVM 安全的重要屏障&＃xff0c;下面是一些主要的检查。

• 确保二进制字节流格式符合预期&＃xff08;比如说是否以 cafe bene 开头&＃xff09;。
• 是否所有方法都遵守访问控制关键字的限定。
• 方法调用的参数个数和类型是否正确。
• 确保变量在使用之前被正确初始化了。
• 检查变量是否被赋予恰当类型的值。

3&＃xff09;Preparation&＃xff08;准备&＃xff09;

JVM 会在该阶段对类变量&＃xff08;也称为静态变量&＃xff0c;static 关键字修饰的&＃xff09;分配内存并初始化&＃xff08;对应数据类型的默认初始值&＃xff0c;如 0、0L、null、false 等&＃xff09;。

也就是说&＃xff0c;假如有这样一段代码&＃xff1a;

chenmo 不会被分配内存&＃xff0c;而 wanger 会&＃xff1b;但 wanger 的初始值不是“王二”而是 null。

需要注意的是&＃xff0c;static final 修饰的变量被称作为常量&＃xff0c;和类变量不同。常量一旦赋值就不会改变了&＃xff0c;所以 cmower 在准备阶段的值为“沉默王二”而不是 null。

4&＃xff09;Resolution&＃xff08;解析&＃xff09;

该阶段将常量池中的符号引用转化为直接引用。

what&＃xff1f;符号引用&＃xff0c;直接引用&＃xff1f;

符号引用以一组符号&＃xff08;任何形式的字面量&＃xff0c;只要在使用时能够无歧义的定位到目标即可&＃xff09;来描述所引用的目标。

在编译时&＃xff0c;Java 类并不知道所引用的类的实际地址&＃xff0c;因此只能使用符号引用来代替。比如 com.Wanger 类引用了 com.Chenmo 类&＃xff0c;编译时 Wanger 类并不知道 Chenmo 类的实际内存地址&＃xff0c;因此只能使用符号 com.Chenmo。

直接引用通过对符号引用进行解析&＃xff0c;找到引用的实际内存地址

5&＃xff09;Initialization&＃xff08;初始化&＃xff09;

该阶段是类加载过程的最后一步。在准备阶段&＃xff0c;类变量已经被赋过默认初始值&＃xff0c;而在初始化阶段&＃xff0c;类变量将被赋值为代码期望赋的值。换句话说&＃xff0c;初始化阶段是执行类构造器方法的过程。

oh&＃xff0c;no&＃xff0c;上面这段话说得很抽象&＃xff0c;不好理解&＃xff0c;对不对&＃xff0c;我来举个例子。

上面这段代码使用了 new 关键字来实例化一个字符串对象&＃xff0c;那么这时候&＃xff0c;就会调用 String 类的构造方法对 cmower 进行实例化。

03、类加载器

聊完类加载过程&＃xff0c;就不得不聊聊类加载器。

一般来说&＃xff0c;Java 程序员并不需要直接同类加载器进行交互。JVM 默认的行为就已经足够满足大多数情况的需求了。不过&＃xff0c;如果遇到了需要和类加载器进行交互的情况&＃xff0c;而对类加载器的机制又不是很了解的话&＃xff0c;就不得不花大量的时间去调试

ClassNotFoundException 和 NoClassDefFoundError 等异常。

对于任意一个类&＃xff0c;都需要由它的类加载器和这个类本身一同确定其在 JVM 中的唯一性。也就是说&＃xff0c;如果两个类的加载器不同&＃xff0c;即使两个类来源于同一个字节码文件&＃xff0c;那这两个类就必定不相等&＃xff08;比如两个类的 Class 对象不 equals&＃xff09;。

站在程序员的角度来看&＃xff0c;Java 类加载器可以分为三种。

1&＃xff09;启动类加载器&＃xff08;Bootstrap Class-Loader&＃xff09;&＃xff0c;加载 jre/lib 包下面的 jar 文件&＃xff0c;比如说常见的 rt.jar。

2&＃xff09;扩展类加载器&＃xff08;Extension or Ext Class-Loader&＃xff09;&＃xff0c;加载 jre/lib/ext 包下面的 jar 文件。

3&＃xff09;应用类加载器&＃xff08;Application or App Clas-Loader&＃xff09;&＃xff0c;根据程序的类路径&＃xff08;classpath&＃xff09;来加载 Java 类。

来来来&＃xff0c;通过一段简单的代码了解下。

每个 Java 类都维护着一个指向定义它的类加载器的引用&＃xff0c;通过 类名.class.getClassLoader() 可以获取到此引用&＃xff1b;然后通过 loader.getParent() 可以获取类加载器的上层类加载器。

这段代码的输出结果如下&＃xff1a;

第一行输出为 Test 的类加载器&＃xff0c;即应用类加载器&＃xff0c;它是 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 类的实例&＃xff1b;第二行输出为扩展类加载器&＃xff0c;是 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 类的实例。那启动类加载器呢&＃xff1f;

按理说&＃xff0c;扩展类加载器的上层类加载器是启动类加载器&＃xff0c;但在我这个版本的 JDK 中&＃xff0c; 扩展类加载器的 getParent() 返回 null。所以没有输出。

04、双亲委派模型

如果以上三种类加载器不能满足要求的话&＃xff0c;程序员还可以自定义类加载器&＃xff08;继承 java.lang.ClassLoader 类&＃xff09;&＃xff0c;它们之间的层级关系如下图所示。

这种层次关系被称作为双亲委派模型&＃xff1a;如果一个类加载器收到了加载类的请求&＃xff0c;它会先把请求委托给上层加载器去完成&＃xff0c;上层加载器又会委托上上层加载器&＃xff0c;一直到最顶层的类加载器&＃xff1b;如果上层加载器无法完成类的加载工作时&＃xff0c;当前类加载器才会尝试自己去加载这个类。

PS&＃xff1a;双亲委派模型突然让我联想到朱元璋同志&＃xff0c;这个同志当上了皇帝之后连宰相都不要了&＃xff0c;所有的事情都亲力亲为&＃xff0c;只有自己没精力没时间做的事才交给大臣们去干。

使用双亲委派模型有一个很明显的好处&＃xff0c;那就是 Java 类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系&＃xff0c;这对于保证 Java 程序的稳定运作很重要。

上文中曾提到&＃xff0c;如果两个类的加载器不同&＃xff0c;即使两个类来源于同一个字节码文件&＃xff0c;那这两个类就必定不相等——双亲委派模型能够保证同一个类最终会被特定的类加载器加载。

05、最后

硬着头皮翻看了大量的资料&＃xff0c;并且动手去研究以后&＃xff0c;我发现自己竟然对 Java 类加载机制&＃xff08;JVM 将类的信息动态添加到内存并使用的一种机制&＃xff09;不那么抗拒了——真是蛮奇妙的一件事啊。

也许学习就应该是这样&＃xff0c;只要你敢于挑战自己&＃xff0c;就能收获知识——就像山就在那里&＃xff0c;只要你肯攀登&＃xff0c;就能到达山顶。

作者&＃xff1a;沉默王二

来源&＃xff1a;CSDN

原文&＃xff1a;https://blog.csdn.net/qing_gee/article/details/95324392