Java学习笔记18类加载机制

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

编程

Java学习笔记18-类加载机制

类生命周期

  1. 加载：读取二进制内容

  2. 验证：验证class文件格式规范、语义分析、引用验证、字节码验证

  3. 准备：分配内存、设置类static修饰的变量初始值

  4. 解析：类、接口、字段、类方法等解析

  5. 初始化：为静态变量赋值；执行静态代码块

  6. 使用：创建实例对象

  7. 卸载：从JVM方法区中卸载

类加载器

类加载器负责装入类，搜索网络、jar、zip、文件夹、二进制数据、内存等指定位置的类资源。

一个java程序运行，最少有三个类加载器实例，负责不同类的加载。

  1. Bootstrap loader核心类库加载器：C/C++实现，无对应java类：null；加载JRE_HOME/jre/lib目录，或用户配置的目录；JDK核心类库 rt.jar…String…

  2. Extension Class loader：ExtClassLoader的实例：加载JRE_HOME/jre/lib/ext目录，JDK拓展包，或用户配置的目录

  3. application class loader用户应用程序加载器：AppClassLoader的实例：加载java.class.path指定的目录，用户应用程序class-path 或者java命令运行时参数-cp…

验证问题

  1. 查看类对应的加载器

    通过JDK-API进行查看：java.lang.getClassLoader()

    返回装载类的类加载器

    如果这个类是由bootstrapClassLoader加载的，那么这个方法在这种实现中将返回null。

  2. JVM如何知道我们的类在何方

    class信息存放在不同的位置，桌面jar、项目bin目录、target目录等等…

    查看openjdk源代码：sun.misc.Launcher.AppClassLoader

    结论：读取java.class.path配置，指定去哪些地址加载类资源

    验证过程：利用jps、jcmd两个命令

    • jps查看本机JAVA进程

    • 查看运行时配置：jcmd 进程号 VM.system_properties

  3. 类不会重复加载

    类的唯一性：同一个类加载器，类名一样，代表是同一个类。

    识别方式：ClassLoader Instance id + PackageName + ClassName

    验证方式：使用类加载器，对同一个class类的不同版本，进行多次加载，检查是否会加载到最新的代码。

  4. 类的卸载

    类什么时候会被卸载？满足如下两个条件：

    • 该Class所有的实例都已经被GC；

    • 加载该类的ClassLoader实例已经被GC；

    验证方式：jvm启动中增加 -verbose:class参数，输出类加载和卸载的日志信息

  5. 双亲委派模型

    为了避免重复加载，由下到上逐级委托，由上到下逐级查找。

    首先不会自己去尝试加载类，而是把这个请求委派給父加载器去完成；

    每一层次的加载器都是如此，因此所有的类加载器请求都会传给上层的启动类加载器。

    只有当父加载器反馈自己无法完成加载请求（该加载器的搜索范围中没有找到对应的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

    注：类加载器之间不存在父类子类的关系，“双亲”是翻译，可以理解为逻辑上定义的上下级关系。

测试代码

import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ClassLoaderDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 查看类的加载器实例
        classLoaderView();
        // 热加载，指定class 进行加载
        classLoaderTest();
    }
    /**
     * 查看类的加载器实例
     *
     * @throws Exception
     */
    public static void classLoaderView() throws Exception {
        // 加载核心类库的 BootStrap ClassLoader
        System.out.println("核心类库加载器：" + ClassLoaderDemo.class.getClassLoader()
                .loadClass("java.lang.String").getClassLoader());
        // 加载拓展库的 Extension ClassLoader
        System.out.println("拓展类库加载器：" + ClassLoaderDemo.class.getClassLoader()
                .loadClass("com.sun.nio.zipfs.ZipCoder").getClassLoader());
        // 加载应用程序的
        System.out.println("应用程序库加载器：" + ClassLoaderDemo.class.getClassLoader());
        // 双亲委派模型 Parents Delegation Model
        System.out.println("应用程序库加载器的父类：" + ClassLoaderDemo.class.getClassLoader()
                .getParent());
        System.out.println("应用程序库加载器的父类的父类：" + ClassLoaderDemo.class.getClassLoader()
                .getParent().getParent());
    }
    /**
     * 热加载，指定class 进行加载
     *
     * @throws Exception
     */
    public static void classLoaderTest() throws Exception {
        // jvm类放在位置
        URL classUrl = new URL("file:D:\");
        // 2. 测试类的卸载
        //URLClassLoader loader = new URLClassLoader(new URL[]{classUrl});
        // 3. 测试双亲委派机制
        // 如果使用此加载器作为父加载器，则下面的热更新会失效，因为双亲委派机制，HelloService实际上是被这个类加载器加载的;
        //URLClassLoader parentLoader = new URLClassLoader(new URL[]{classUrl});
        while (true) {
            // 2. 测试类的卸载
            //if (loader == null) {
            //    break;
            //}
            // 3. 测试双亲委派机制
            // 创建一个新的类加载器，它的父加载器为上面的parentLoader
            //URLClassLoader loader = new URLClassLoader(new URL[]{classUrl}, parentLoader);
            // 1. 类不会重复加载，创建一个新的类加载器
            URLClassLoader loader = new URLClassLoader(new URL[]{classUrl});
            Class clazz = loader.loadClass("LoaderTestClass");
            System.out.println("LoaderTestClass所使用的类加载器：" + clazz.getClassLoader());
            Object newInstance = clazz.newInstance();
            Object value = clazz.getMethod("test").invoke(newInstance);
            System.out.println("调用getValue获得的返回值为：" + value);
            // 3秒执行一次
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3L);
            System.out.println();
            // 2. 测试类的卸载
            // help gc  -verbose:class
            //newInstance = null;
            //loader = null;
        }
        // 2. 测试类的卸载
        //System.gc();
        //TimeUnit.SECONDS.sleep(3L);
    }
}

LoaderTestClass.java

public class LoaderTestClass {
    public static String value = getValue();
    static {
        System.out.println("##########static code");
    }
    private static String getValue() {
        System.out.println("##########static method");
        return "Test";
    }
    public void test() {
        System.out.println("HelloWorld" + value);
    }
}

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