jvm(1)类加载（一）（加载过程，双亲加载）

Hotspot(Oracle)（基本上都是在说这个）
J9, JikesRVM(IBM)
Zulu, Zing (Azul)

一种windows平台下运行时会保留在控制台 
一种用于执行Java的GUI程序，不会显示任何程序的输出信息

 Java虚拟机对各个平台而言，实质上是各个平台上的一个可执行程序。java虚拟机对于windows而言，就是一个java.exe进程而已。

package org.luanlouis.jvm.load;  
import sun.security.pkcs11.P11Util;  
public class Main{  
    public static void main(String[] args) {  
        System.out.println("Hello,World!");  
        ClassLoader loader = P11Util.class.getClassLoader();    
        System.out.println(loader);  
    }  
}  

1. 给jvm分配内存空间： 根据JVM内存配置要求，为JVM申请特定大小的内存空间；
2. 类加载器创建和加载系统类到方法区：创建一个引导类加载器实例，初步加载系统类到内存方法区区域中；
3. 启动器创建和获取类加载器：创建JVM 启动器实例 Launcher,并取得类加载器ClassLoader；
4. 类加载器加载自定义类：使用上述获取的ClassLoader实例加载我们定义的 org.luanlouis.jvm.load.Main类；
5. jvm执行main方法：加载完成时候JVM会执行Main类的main方法入口，执行Main类的main方法；
6. 结束，java程序运行结束，JVM销毁。

引导类加载器是使用C++语言实现的，负责加载JVM虚拟机运行时所需的基本系统级别的类，如java.lang.String, java.lang.Object等等。

也可以使用参数 -Xbootclasspath 或 系统变量sun.boot.class.path来指定的目录来加载类。

文件名                 描述
rt.jar            运行环境包，rt即runtime，J2SE 的类定义都在这个包内
charsets.jar      字符集支持包
jce.jar           是一组包，它们提供用于加密、密钥生成和协商以及 Message Authentication Code（MAC）算法的框架和实现
jsse.jar          安全套接字拓展包Java(TM) Secure Socket Extension
classlist         该文件内表示是引导类加载器应该加载的类的清单
net.properties    JVM 网络配置信息 

1，引导类加载器将类信息加载到方法区中，以特定方式组织，对于某一个特定的类而言，
   在方法区中它应该有 运行时常量池、类型信息、字段信息、方法信息、类加载器的引用，对应class实例的引用等信息。
2，类加载器的引用,由于这些类是由引导类加载器(Bootstrap Classloader)进行加载的，而引导类加载器是有C++语言实现的，所以是无法访问的，故而该引用为NULL
3，对应class实例的引用， 类加载器在加载类信息放到方法区中后，会创建一个对应的Class 类型的实例放到堆(Heap)中, 作为开发人员访问方法区中类定义的入口和切入点。

System.out.println(String.class.getClassLoader());//null  
System.out.println(Object.class.getClassLoader());//null  
System.out.println(Math.class.getClassLoader());//null  
System.out.println(System.class.getClassLoader());//null  

sun.misc.Launcher launcher = sun.misc.Launcher.getLauncher(); //获取Java启动器  
ClassLoader classLoader = launcher.getClassLoader();          //获取类加载器ClassLoader用来加载class到内存来  

创建扩展类加载器和应用类加载器，并将应用加载器指定给当前线程作为线程上下文加载器。

 public Launcher() {  
      Launcher.ExtClassLoader var1;  
      try {  
          var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();  
      } catch (IOException var10) {  
          throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);  
      }  
  
      try {  
          this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);  
      } catch (IOException var9) {  
          throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);  
      }  
//将AppClassLoader设置成当前线程的上下文加载器  
      Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);  
      //.......  
}  

在Launcher的内部，其定义了两个类加载器(ClassLoader),分别是sun.misc.Launcher.ExtClassLoader和sun.misc.Launcher.AppClassLoader，

除了引导类加载器(Bootstrap Class Loader )外的所有类加载器，都有一个能力，就是判断某一个类是否被引导类加载器加载过，
如果加载过，可以直接返回对应的Class instance，如果没有，则返回null. 

1，判断自己是否已经加载，
2，会首先尝试让父加载器ExtClassLoader进行加载，如果父加载器ExtClassLoader加载成功，则AppClassLoader直接返回父加载器ExtClassLoader加载的结果；
3，如果父加载器ExtClassLoader加载失败，AppClassLoader则会判断该类是否是引导的系统类(即是否是通过Bootstrap类加载器加载，这会调用Native方法进行查找)；
4，若要加载的类不是系统引导类，那么ClassLoader将会尝试自己加载，加载失败将会抛出“ClassNotFoundException”。

1. 委托父类加载器帮忙加载；
2. 父类加载器加载不了，则查询引导类加载器有没有加载过该类；
3. 如果引导类加载器没有加载过该类，则当前的类加载器应该自己加载该类；
4. 若加载成功，返回 对应的Class 对象；若失败，抛出异常“ClassNotFoundException”。

双亲委派模型中的"双亲"并不是指它有两个父类加载器的意思，一个类加载器只应该有一个父加载器。

1. 父类加载器(parent classloader)：它可以替子加载器尝试加载类
2. 引导类加载器（bootstrap classloader）: 子类加载器只能判断某个类是否被引导类加载器加载过，而不能委托它加载某个类；

ClassLoader classloader = launcher.getClassLoader();//取得AppClassLoader类  
classLoader.loadClass("org.luanlouis.jvm.load.Main");//加载自定义类  

当AppClassLoader要加载 org.luanlouis.jvm.load.Main类时，会去查看该类的定义，
发现它内部声明使用了其它的类： 
sun.security.pkcs11.P11Util、
java.lang.Object、
java.lang.System、
java.io.PrintStream、
java.lang.Class；
org.luanlouis.jvm.load.Main类要想正常工作，首先要能够保证这些其内部声明的类加载成功。
所以AppClassLoader要先将这些类加载到内存中。
（注：为了理解方便，这里没有考虑懒加载的情况，事实上的JVM加载类过程比这复杂的多）

1. 加载java.lang.Object、java.lang.System、java.io.PrintStream、java,lang.Class
   AppClassLoader尝试加载这些类的时候，会先委托ExtClassLoader进行加载；
   而ExtClassLoader发现不是其加载范围，其返回null；
   AppClassLoader发现父类加载器ExtClassLoader无法加载，则会查询这些类是否已经被BootstrapClassLoader加载过，
   结果表明这些类已经被BootstrapClassLoader加载过，则无需重复加载，直接返回对应的Class实例；
2. 加载sun.security.pkcs11.P11Util
   此在{JRE_HOME}/lib/ext/sunpkcs11.jar包内，属于ExtClassLoader负责加载的范畴。
   AppClassLoader尝试加载这些类的时候，会先委托ExtClassLoader进行加载；
   而ExtClassLoader发现其正好属于加载范围，故ExtClassLoader负责将其加载到内存中。
   ExtClassLoader在加载sun.security.pkcs11.P11Util时也分析这个类内都使用了哪些类，
   并将这些类先加载内存后，才开始加载sun.security.pkcs11.P11Util，
   加载成功后直接返回对应的Class实例；
3. 加载org.luanlouis.jvm.load.Main
   AppClassLoader尝试加载这些类的时候，会先委托ExtClassLoader进行加载；而ExtClassLoader发现不是其加载范围，其返回null；
   AppClassLoader发现父类加载器ExtClassLoader无法加载，则会查询这些类是否已经被BootstrapClassLoader加载过。
   而结果表明BootstrapClassLoader 没有加载过它，这时候AppClassLoader只能自己动手负责将其加载到内存中，
   然后返回对应的Class实例引用；

JVM方法区的类信息区是按照类加载器进行划分的，每个类加载器会维护自己加载类信息；
某个类加载器在加载相应的类时，会相应地在JVM内存堆（Heap）中创建一个对应的Class，用来表示访问该类信息的入口

引导类加载器(Bootstrap Class Loader)、拓展类加载器(Extension Class Loader )、应用加载器(Application Class Loader又叫系统类加载器)。

1,引导类加载器(Bootstrap Class Loader): 该类加载器使JVM使用C/C++底层代码实现的加载器，用以加载JVM运行时所需要的系统类，
  这些系统类在{JRE_HOME}/lib目录下（或-Xbootclasspath选项指定）的jar包加载到内存中。
  由于引导类加载器涉及到虚拟机本地实现细节，开发者无法直接获取到启动类加载器的引用。
  但是，我们可以查询某个类是否被引导类加载器加载过。

  我们经常使用的系统类如：java.lang.String,java.lang.Object,java.lang*....... 
  这些都被放在 {JRE_HOME}/lib/rt.jar包内， 
  当JVM系统启动的时候，引导类加载器会将其加载到 JVM内存的方法区中。

2,拓展类加载器(Extension Class Loader): 该加载器是用于加载 java 的拓展类 ，
  拓展类一般会放在 {JRE_HOME}/lib/ext/ 目录下（或-Djava.ext.dir指定位置）的类库加载到内存中，用来提供除了系统类之外的额外功能。
  拓展类加载器是是整个JVM加载器的Java代码可以访问到的类加载器的最顶端(即是超级父加载器，拓展类加载器是没有父类加载器的)。

3,应用类加载器(Applocatoin Class Loader): 该类加载器是用于加载用户代码，是用户代码的入口。
  它负责将系统类路径java -classpath,即环境变量classpath(或-Djava.class.path指定的目录)的类库加载到内存中

  我经常执行指令 java xxx.x.x.XClass , 实际上，JVM就是使用的AppClassLoader加载 xxx.x.x.XClass 类的。

  应用类加载器将拓展类加载器当成自己的父类加载器，当其尝试加载类的时候，首先尝试让其父加载器(拓展类加载器加载)；
  如果拓展类加载器加载成功，则直接返回加载结果Class instance,
  加载失败，则会询问是否引导类加载器已经加载了该类；
  只有没有加载的时候，应用类加载器才会尝试自己加载。

4,用户自定义类加载器（Customized Class Loader）：用户可以自己定义类加载器来加载类。所有的类加载器都要继承java.lang.ClassLoader类。

由于Class是整个用户代码的入口，在Java虚拟机规范中，称其为 初始类(Initial Class).

//提供class类的二进制名称表示，加载对应class，加载成功，则返回表示该类对应的Class instance 实例  
public Class loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {  
    return loadClass(name, false);  
}  
  
  
protected Class loadClass(String name, boolean resolve)  
    throws ClassNotFoundException  
{  
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {  
        // 首先，检查是否已经被当前的类加载器记载过了，如果已经被加载，直接返回对应的Class实例  
        Class c = findLoadedClass(name);  
            //初次加载  
            if (c == null) {  
            long t0 = System.nanoTime();  
            try {  
                if (parent != null) {  
                    //如果有父类加载器，则先让父类加载器加载  
                    c = parent.loadClass(name, false);  
                } else {  
                    // 没有父加载器，则查看是否已经被引导类加载器加载，有则直接返回  
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);  
                }  
            } catch (ClassNotFoundException e) {  
                // ClassNotFoundException thrown if class not found  
                // from the non-null parent class loader  
            }  
            // 父加载器加载失败，并且没有被引导类加载器加载，则尝试该类加载器自己尝试加载  
            if (c == null) {  
                // If still not found, then invoke findClass in order  
                // to find the class.  
                long t1 = System.nanoTime();  
                // 自己尝试加载  
                c = findClass(name);  
  
                // this is the defining class loader; record the stats  
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);  
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);  
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();  
            }  
        }  
        //是否解析类   
        if (resolve) {  
            resolveClass(c);  
        }  
        return c;  
    }  
}  

Thread  thread = Thread.currentThread();//返回对当当前运行线程的引用  

 public Launcher() {  
      Launcher.ExtClassLoader var1;  
      try {  
          var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();  
      } catch (IOException var10) {  
          throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);  
      }  
  
      try {  
          this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);  
      } catch (IOException var9) {  
          throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);  
      }  
//将AppClassLoader设置成当前线程的上下文加载器  
      Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);  
      //.......  
  }  

都是sun/misc/Launcher.class的静态成员内部类，声明如下：
static class AppClassLoader extends URLClassLoader
static class ExtClassLoader extends URLClassLoader

public static void main(String[] args) throws Exception {  
          
        ClassLoader appClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();  
        ClassLoader extClassloader = appClassLoader.getParent();  
        ClassLoader bootstrapLoader  = extClassloader.getParent();  
        System.out.println("the bootstrapLoader : " + bootstrapLoader);  
        System.out.println("the extClassloader : " + extClassloader);  
        System.out.println("the appClassLoader : " + appClassLoader);  
          
        System.out.println();  
        System.out.println("bootstrapLoader加载以下文件：");  
        URL[] urls = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();  
        for (int i = 0; i ) {  
            System.out.println(urls[i]);  
        }  
          
        System.out.println();  
        System.out.println("extClassloader加载以下文件：");  
        System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));  
          
        System.out.println();  
        System.out.println("appClassLoader加载以下文件：");  
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));  
          
    }  
}  

可以发现应用类加载器加载就是环境变量classpath设置的。
（至于eclipse中不同，是因为eclipse临时修改了自己的classpath。）

默认引导类加载器只会加载{jre.lib}下的，并且还做了限制只会加载系统类。
默认扩展类加载器只会加载{jre.ext.lib}下的。
默认系统类加载器（应用类加载器）只会加载classpath下的。

需要加载的类：
public class TestBean {        
    public TestBean() { }  
}  

测试类：
public class ClassLoaderTest {  
  
    public static void main(String[] args) {  
        try {  
            //调用加载当前类的类加载器（这里即为系统类加载器）加载TestBean  
            Class typeLoaded = Class.forName("TestBean");  
            //查看被加载的TestBean类型是被那个类加载器加载的  
            System.out.println(typeLoaded.getClassLoader());  
        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  }  }  

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@73d16e93  

sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@15db9742  

系统类加载器在接到加载TestBean类型的请求时，首先将请求委派给父类加载器（标准扩展类加载器），标准扩展类加载器抢先完成了加载请求。

sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@15db9742  

虚拟机出于安全等因素考虑，不会加载/lib存在的陌生类，不会加载非JDK自身的类。