类加载概念

提到类加载的概念,很多朋友可能会问,什么是类加载?类加载了解后对我们的测试开发工作有什么帮助?在此,我们想先集中整理第一个问题,第二个问题只能慢慢体会。


什么是类加载?

首先,是种机制!代码要运行须得先经过编译,编译后在工程目录中会产生一堆*.class文件(这种文件是二进制流文件);而当JVM把这些*.class文件(里面包含类的描述数据,这个描述数据暂且可理解为JVM识别的一种约定规范)加载到内存中,并且伴随对数据进行校验、转换解析、初始化,最终成为被JVM直接使用的Java类型,这个过程叫Java的类记载机制。


类加载包含哪些过程?

1、类的加载(此类非彼类),包含3环节:

  a. 根据类名或者包名来获取二进制流文件;

  b. 将字节流文件所代表的静态数据结构转化为方法区的运行时的数据结构;此处只是做了数 据结构的转化,不含有数据的合并;(如何理解什么是方法区的运行时的数据结构? 方法区就是用来存放已被加载的类信息,常量,静态变量,编译后的代码的运行时内存区域);

  c. 在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区这个类的各种数据的访问入口;这个对象不存在于堆内存中,而是存在于方法区中;

2、类的连接

    连接阶段负责将类的二进制数据合并入JRE(Java运行时环境)中。也包含3个环节:

    a. 验证被加载后的类是否有正确的结构

    b. 准备:给静态变量分配内存和赋初值

    c. 解析:二进制数据中的符号引用换为直接引用。

3、类的初始化 (真正执行Java代码的阶段)

    类的初始化的主要工作是为静态变量赋程序设定的初值。

类加载的各个阶段

类加载器

在上文中讲到的第一个过程中有一个重要的代码块不得不提,就是“类加载器”;当然类加载器的重要作用不单单只是负责实现类的加载,它还与类的“相等”判定有关,关系着Java“相等”判定方法的返回结果,只有在满足如下三个“相等”判定条件,才能判定两个类相等。

1、两个类来自同一个Class文件

2、两个类是由同一个虚拟机加载

3、两个类是由同一个类加载器加载

Java“相等”判定相关方法:

1、判断两个实例对象的引用是否指向内存中同一个实例对象,使用 Class对象的equals()方法,obj1.equals(obj2);

2、判断实例对象是否为某个类、接口或其子类、子接口的实例对象,使用Class对象的isInstance()方法,class.isInstance(obj);

3、判断实例对象是否为某个类、接口的实例,使用instanceof关键字,obj instanceof class;

4、判断一个类是否为另一个类本身或其子类、子接口,可以使用Class对象的isAssignableFrom()方法,class1.isAssignableFrom(class


JVM类加载器分类详解:

1、Bootstrap ClassLoader:启动类加载器,也叫根类加载器,它负责加载Java的核心类库,它不是java.lang.ClassLoader的子类,它是JVM自身内部由C/C++实现的,并不是Java实现的

2、Extension ClassLoader:扩展类加载器,负责核心类以外的新功能扩展类的加载

3、System ClassLoader:系统类加载器或称为应用程序类加载器,是加载CLASSPATH环境变量所指定的jar包与类路径

4、APP ClassLoader:用户自定义的类加载。

类加载器的双亲委派加载机制:

百度文库引用

加载机制主要体现在ClassLoader的loadClass()方法中,思路很简单:先检查是否已经被加载过,若没有加载则调用父类加载器的loadClass()方法,若父类加载器为空则默认使用启动类加载器作为父类加载器。如果父类加载器加载失败,抛出ClassNotFoundException异常后,调用自己的findClass()方法进行加载。

说明:System类与List(ArrayList继承自该类)类都属于Java核心类,由启动类加载器加载,而启动类加载器是在JVM内部通过C/C++实现的,并不是Java,自然也就不能继承ClassLoader类,自然就不能输出其名称了。


最后一个问题:

1、双亲委派加载机制的命名由来,为什么不叫“单亲委派记载机制”?

2、委托机制的意义 ( 防止内存中出现多份同样的字节码)

比如两个类A和类B都要加载System类:如果不用委托而是自己加载自己的,那么类A就会加载一份System字节码,然后类B又会加载一份System字节码,这样内存中就出现了两份System字节码。如果使用委托机制,会递归的向父类查找,也就是首选用Bootstrap尝试加载,如果找不到再向下。这里的System就能在Bootstrap中找到然后加载,如果此时类B也要加载System,也从Bootstrap开始,此时Bootstrap发现已经加载过了System那么直接返回内存中的System即可而不需要重新加载,这样内存中就只有一份System的字节码了。

3、能不能自己写个类叫java.lang.System?

通常不可以,但可以采取另类方法达到这个需求。为了不让我们写System类,类加载采用委托机制,这样可以保证爸爸们优先,爸爸们能找到的类,儿子就没有机会加载。而System类是Bootstrap加载器加载的,就算自己重写,也总是使用Java系统提供的System,自己写的System类根本没有机会得到加载。但是,我们可以自己定义一个类加载器来达到这个目的,为了避免双亲委托机制,这个类加载器也必须是特殊的。由于系统自带的三个类加载器都加载特定目录下的类,如果我们自己的类加载器放在一个特殊的目录,那么系统的加载器就无法加载,也就是最终还是由我们自己的加载器加载。

4、如何自定义类记载器,代码该怎么写?

实现类
测试类

5、类加载器有些什么样的应用场景?为什么要使用类加载器?

资源隔离 热部署 代码保护

Java语言里,类加载都是在程序运行期间完成的,这种策略虽然会令类加载时稍微增加一些性能开销,但是会给java应用程序提供高度的灵活性。例如:

a. 编写一个面向接口的应用程序,可能等到运行时再指定其实现的子类;

b. 用户可以自定义一个类加载器,让程序在运行时从网络或其他地方加载一个二进制流作为程序代码的一部分;(这个是Android插件化,动态安装更新apk的基础)

6、Class.forName()和ClassLoader.loadClass()区别

Class.forName():将类的.class文件加载到jvm中之外,还会对类进行解释,执行类中的static块;

ClassLoader.loadClass():只干一件事情,就是将.class文件加载到jvm中,不会执行static中的内容,只有在newInstance才会去执行static块。

:Class.forName(name, initialize, loader)带参函数也可控制是否加载static块。并且只有调用了newInstance()方法采用调用构造函数,创建类的对象 。

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