理解java类加载机制

你想写类加载器?或者你遇到了ClassCastException异常,或者你遇到了奇怪的LinkageError状态约束异常。应该仔细看看java类的加载处理了。

什么是类加载器以及它是如何对类进行加载的?

一个Java类是由java.lang.ClassLoader类的一个实例加载的。由于java.lang.ClassLoader自己本身是一个抽象类所以一个类加载器只能够是java.lang.ClassLoader类的具体子类的实例。如果是这种情况,那么哪一个类加载器来加载java.lang.ClassLoader这个类?(经典的"谁将会加载加载者"引导的问题)。事实证明JVM有一个内置的引导类加载器。引导加载器加载java.lang.ClassLoader和许多其他java平台类。

要加载一个具体的java类,例如com.acme.Foo,JVM调用java.lang.ClassLoader类的loadClass方法(事实上,JVM查找loadClassInternal方法-如果发现loadClassInternal方法则用loadClassInternal方法,否则JVM使用loadClass方法,而loadClassInternal方法会调用loadClass方法)。loadClass方法接收类名来加载类返回表示加载的类的java.lang.Class实例。事实上loadClass方法找到.class文件(或者URL)的实际字节,并调用defineClass方法来构造出java.lang.Class类的字节数组。加载器上调用loadClass方法的加载器称之为初始化加载器(即,JVM启动加载使用这个加载器).但是,启动加载器不是直接加载类的-而是可能委托给另外一个类加载器(例如,它的父加载器)-它自己也可能委派给另外一个加载器去加载等等。最终在委托链中的某些类加载器对象调用defineClass方法加载有关的类(com.acme.Foo)。

这个特殊的类加载器叫做com.acme.Foo的确切加载器。在运行时,一个java类是由类的完全限定类名和和类加载器确定其唯一性的。如果指定相同的类名(即,相同的完全限定类名)的类是由两个不同的类加载器加载的,那么这些类是不同的-即使这些.class的字节码是相同的并且都是从相同的位置进行加载的(相同的URL)。

有多少种类加载器并且它们是从哪里加载类的?

即便是一个简单的"hell world"java程序,也有至少3种类加载器。

  1. 引导类加载器

    • 加载java平台基础类(例如java.lang.Object,java.lang.Thread等)。
    • 加载rt.jar包种的类($JRE_HOME/lib/rt.jar)。
    • -Xbootclasspath参数可以更改启动类路径-Xbootclasspath/p: 和 -Xbootclasspath/a:参数可以前置/追加额外的引导目录-一定要格外小心这样做。在大多数情况下,要避免随意变更启动类路径。
    • 在Sun的实现中,只读系统属性sun.boot.class.path设置为指向启动类路径。注意你不能在运行时修改这个属性-如果你修改了修改也不会生效。
    • 这个加载器由java的null表示。例如,java.lang.Object.class.getClassLoader()方法将会返回null(还有其他的类例如java.lang.Integer,java.awt.Frame,java.sql.DriverManager等)
  2. 扩展类加载器

    • 从已安装的可选包中加载类。
    • 从$JRE_HOME/lib/ext目录下加载jar文件。
    • 可以使用-Djava.ext.dirs命令修改系统属性java.ext.dirs来修改扩展目录。
    • 在Sun的实现中,它是sun.misc.Launcher$ExtClassLoader的实例(事实上它是sun.misc.Launcher类的一个内部类)。
    • 在编写代码中。你可能读取(只能够读取!)系统通属性java.ext.dirs来寻找哪个目录是扩展目录。你不能在在运行期间修改这个属性-即使你修改了修改也不会生效。
  3. 应用类加载器

    • 从应用的classpath中加载类。
    • 使用环境变量CLASSPATH(者-cp或者-classpath选项设置应用的classpath,如果CLASSPATH和-cp都找不到,则使用"."(当前目录)。
    • 只读系统属性java.class.path是应用类路径。你不能在运行期间修改这个属性-即使你修改了修改也不会生效。
    • java.lang.ClassLoader.getSystemClassLoader()方法的返回值是这个加载器
    • 这个加载器也叫做"系统加载器"-不过不要将加载java"系统"类的启动加载器混淆。
    • 这个加载器加载你应用的"main"(由main方法的类)。在Sun的实现中,它是sun.misc.Launcher$AppClassLoader的一个实例(事实上它是sun.misc.Launcher类的一个内部类)。
    • 默认的应用加载器用扩展加载器做为它的父加载器。
    • 你可以使用-Djava.system.class.loader命令更改应用的类加载器。这个值指定java.lang.ClassLoader的子类的名字.首先默认应用加载器加载已命名的类(这个类在CLASSPATH或者-cp)和创建一个它的实例.新创建的这个类的实例用于加载应用的main类。

一个类典型的类记载流程

让我们假设你正在运行一个"hello world" java程序。我们来看一下类的加载流程。JVM用应用类加载器加载主方法(main)所在的类。如果你运行下面的程序

class Main {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Main.class.getClassLoader());
javax.swing.JFrame f = new javax.swing.JFrame();
f.setVisible(true);
SomeAppClass s = new SomeAppClass();
}

它会打印如下内容

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@17943a4

每当一些其它的类引用在Main类中被解析时,JVM用Main所在类的明确的加载器-应用类加载器-做为初始化加载器。在上面的列子中,为了加载javax.swing.JFrame类JVM将使用应用类加载器做为一个初始化加载器。即,JVM将用应用类应用做为初始化加载器。即。JVM将调用loadClass()方法(loadClassInternal方法)在应用类加载器中。应用类加载器委托给扩展类加载器。

扩展加载器检查这是否是一个启动类(用私有方法 - ClassLoader.findBootstrapClass),启动类加载器是否从rt.jar加载过它。

当SomeAppClass的引用类被解析时,JVM有着相同的过程-用应用类加载器做为初始化加载器。

应用加载器委托给扩展加载器,扩展加载器检查启动加载器,启动加载器找不到"SomeAppClass"类,

于是扩展加载器检查"SomeAppClass"类是否在扩展jars里,结果发现不在。

于是应用类加载器检查在应用的CLASSPATH下的.class字节,如果找到了则进行加载,如果没有找到,将会抛出NoClassDefFoundError异常。

总结:

  • Class是由具体的类加载器与类的完全限定类名唯一定义的。

  • 如果具体的类加载器不同,即使.class字符是从文件系统中的相同位置进行加载的Classes也是不同的。

  • 类加载器委托给父加载器进行加载。

  • 加载Bar类中引用的Foo类,JVM使用Bar类的确切的类加载器做为初始化加载器。JVM会在Bar类的确切加载器上会调用loadClass()方法加载Foo类。

  • JVM缓存->运行时的类每次初始化加载都将被记录。JVM将会缓存用于以后的解析。即,loadClass()方法不会对于每一次引用都调用。这能确保时间的不变性-即,一个类加载器不允许加载相同类名但字节码不同的类。

    他是由缓存来实现的。好的类加载器应该通过调用ClassLoader得call()方法来检查缓存。

原文链接

Understanding Java class loading https://blogs.oracle.com/sundararajan/entry/understanding_java_class_loading

理解Java类加载机制(译文)的更多相关文章

  1. 深入理解Java类加载机制,再也不用死记硬背了

    谈谈"会"的三个层次 在<说透分布式事务>中,我举例里说明了会与会的差别.对一门语言的学习,这里谈谈我理解的"会"的三个层次: 第一层:了解这门语言 ...

  2. 阿里面试题,深入理解Java类加载机制

    类的生命周期 包括以下 7 个阶段: 加载(Loading) 验证(Verification) 准备(Preparation) 解析(Resolution) 初始化(Initialization) 使 ...

  3. 深入理解Java类加载

    本文目的: 深入理解Java类加载机制; 理解各个类加载器特别是线程上下文加载器; Java虚拟机类加载机制 虚拟机把描述类的数据从 Class 文件加载到内存,并对数据进行校验.转换解析和初始化,最 ...

  4. Java类加载机制的理解

    算上大学,尽管接触Java已经有4年时间并对基本的API算得上熟练应用,但是依旧觉得自己对于Java的特性依然是一知半解.要成为优秀的Java开发人员,需要深入了解Java平台的工作方式,其中类加载机 ...

  5. 深入理解和探究Java类加载机制

    深入理解和探究Java类加载机制---- 1.java.lang.ClassLoader类介绍 java.lang.ClassLoader类的基本职责就是根据一个指定的类的名称,找到或者生成其对应的字 ...

  6. Java类加载机制深度分析

    转自:http://my.oschina.net/xianggao/blog/70826 参考:http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-class ...

  7. 深入理解Java类加载器(ClassLoader)

    深入理解Java类加载器(ClassLoader) Java学习记录--委派模型与类加载器 关于Java类加载双亲委派机制的思考(附一道面试题) 真正理解线程上下文类加载器(多案例分析) [jvm解析 ...

  8. 两道面试题,带你解析Java类加载机制

    文章首发于[博客园-陈树义],点击跳转到原文<两道面试题,带你解析Java类加载机制> 在许多Java面试中,我们经常会看到关于Java类加载机制的考察,例如下面这道题: class Gr ...

  9. 【转】两道面试题,带你解析Java类加载机制(类初始化方法 和 对象初始化方法)

    本文转自 https://www.cnblogs.com/chanshuyi/p/the_java_class_load_mechamism.html 关键语句 我们只知道有一个构造方法,但实际上Ja ...

随机推荐

  1. PHP flock() 函数

    定义和用法 flock() 函数锁定或释放文件. 若成功,则返回 true.若失败,则返回 false. 语法 flock(file,lock,block) 参数 描述 file 必需.规定要锁定或释 ...

  2. 邓_phpcms_二次开发_留言板

    ================================================================= •在 phpcms/modules 目录下创建文件夹,并将其命名为g ...

  3. 【开发技术】storyboard和nib的差别

    在使用Storyboard管理的iOS应用中,它的组成部分为AppDelegate和ViewController这两个类以及MainStoryboard.storyboard文件组成.Storyboa ...

  4. Android-第二天(2)

    程序3 SimpleAdapter是扩展性最好的适配器,可以定义各种你想要的布局,而且使用很方便 SimpleAdapter(Context context, List<? extends Ma ...

  5. MYBATIS异常:INVALID BOUND STATEMENT

    1.mapper.xml中namespaces错误(***) 2.方法不存在 3.方法返回值错误

  6. Pandas(python)数据处理:只对某一列DataFrame数据进行归一化

    处理数据要用到Pandas,但是没有学过,不知道是否有直接对某一列归一化的方法调用.自己倒弄了下.感觉还是比较麻烦. 使用Pandas读取到数组之后想把其中的'MonthlyIncome'一列进行归一 ...

  7. C# winform页面可视化设计打开失败,提示未能加载程序集或他的一个依赖项,dll错误

    这种情况发生在最初项目是x86属性,改成x64后,一些原来dll,页面没有及时更新,导致页面找不到dll, 最简单的解决方式,把项目属性改成AnyCpu,重新编译下,就可以打开可视化设计窗口了.

  8. mysql 查看索引使用情况

    show status like 'Handler_read%'; Handler_read_key  代表着一个行被索引值读取的次数,值很低表明索引不经常用到,增加索引对性能改善不高. Handle ...

  9. elasticsearch java和_head插件对索引文档的增删改查

    利用head插件: 1,创建索引并添加一条数据(yananindex:索引名称,yanantype:索引类型,1:索引id) 2.修改索引数据(索引id1不变,_version是对该索引数据执行了几次 ...

  10. myeclipse取消js校验

    最近玩一个新的项目,项目里面集成了别的项目,在从SVN上第一次荡下来的时候编译的时候老是校验jq文件,老是被卡主,设置myeclipse环境的时候我已经取消了所有的js校验了,但是还是不行.恼火之余, ...