类加载子系统

类加载子系统的作用:

1、负责从文件系统或是网络中加载.calss文件,class文件在文件开头有特定的文件标识即16进制CA TE BA BE;
2、把加载后的class类信息存放于方法区,除了类信息之外,方法区还会存放运行时常量池信息,可能还包括字符串字面量和数字常量(这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射);
3、ClassLoader只负责class文件的加载,至于它是否可以运行,则由Execution Engine决定;
4、如果调用构造器实例化对象,则该对象存放在堆区;


类加载解释.png

其中类加载器的工作内容只有左半部分,不包含调用构造器实例化。

类加载器的功能细分:

类加载子系统的执行过程:


类加载子系统的执行过程.png

加载:通过类的全限定名来获取此类的二进制字节流;把这个类的静态存储结构转化为方法区的运行时数据;在内存中生成java.lang.class对象作为方法区的各种数据的访问入口。

链接:链接分为三个阶段分别是验证、准备、解析;
验证:确保.class文件中包含信息符合当前虚拟机的要求,保证被加载类的正确性,主要包括文件格式、源数据、字节码、符号引用等。
准备:为类变量分配内存并设置初始值,即零值。其中被final修饰的在编译时就会分配,在这里会显示初始化,实例变量也不会分配,实例变量会随着对象一起分配到java堆里。
解析:将运行时常量池内的符号引用转为直接引用的过程。

初始化:执行类构造器<clinit>()的过程。
此方法不需要定义,是javac编译器自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来。

下面实例中我们把类变量只是掉之后就没有再字节码中看到<clinit>()方法,关于静态代码块也是一样的。


clinit2.jpg

clinit1.jpg

构造器方法clinit()中指令按语句在源文件中出现的顺序执行。


clinit执行顺序.jpg

虚拟机必须保证一个类的clinit()方法在多线程下被同步加锁,即一个类只需被clinit一次,之后该类的内部信息就被存储在方法区。
clinit多线程同步.jpg

类加载器的分类:

1、jvm支持两种类型的加载器,分别是引导类加载器和 自定义加载器
2、引导类加载器是由c/c++实现的,自定义加载器是由java实现的。
3、jvm规范定义自定义加载器是指派生于抽象类ClassLoder的类加载器。


加载器分类图.png

3、上图中的加载器划分为包含关系而并非继承关系
4、按照这样的加载器的类型划分,在程序中我们最常见的类加载器是:引导类加载器BootStrapClassLoader、自定义类加载器(Extension Class Loader、System Class Loader、User-Defined ClassLoader)

启动类加载器

1、这个类加载器使用c/c++实现,嵌套再jvm内部
2、它用来加载Java的核心类库(JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、resource.jar或sun.boot.class.path路径下的内容),用于提供JVM自身需要的类。
3、并不继承自 java.lang.ClassLoader,没有父加载器

扩展类加载器

1、java语言编写,由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现
2、从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库,或从JDK的安装目录的jre/lib/ext 子目录(扩展目录)下加载类库。如果用户创建的JAR 放在此目录下,也会自动由扩展类加载器加载;派生于 ClassLoader。
3、父类加载器为启动类加载器

系统类加载器

1、java语言编写,由 sun.misc.Lanucher$AppClassLoader 实现
2、该类加载是程序中默认的类加载器,一般来说,Java应用的类都是由它来完成加载的,它负责加载环境变量classpath或系统属性java.class.path 指定路径下的类库;派生于 ClassLoader
3、父类加载器为扩展类加载器
4、通过 ClassLoader#getSystemClassLoader() 方法可以获取到该类加载器。


类加载器.jpg
用户自定义类加载器

在日常的Java开发中,类加载几乎是由三种加载器配合执行的,在必要时我们还可以自定义类加载器,来定制类的加载方式。


自定义类加载器.png
为什么要自定义类加载器

1.隔离加载类
2.修改类加载的方式
3.拓展加载源
4.防止源码泄漏

ClassLoder的常用方法
ClassLoder的常用方法.png

双亲委派机制

Java虚拟机对class文件采用的是按需加载的方式,也就是说当需要使用该类时才会将她的class文件加载到内存生成的class对象。而且加载某个类的class文件时,java虚拟机采用的是双亲委派模式,即把请求交由父类处理,它是一种任务委派模式

双亲委派.png
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