类装载器工作机制

 

类装载器工作机制

 

         类装载器就是寻找类的节码文件并构造出类在JVM 内部表示对象的组件。在Java 中，

         类装载器把一个类装入JVM 中，要经过以下步骤：

1.  装载：查找和导入Class 文件；

 

2.   链接：执行校验、准备和解析步骤，其中解析步骤是可以选择的：

  a）校验：检查载入Class 文件数据的正确性；

         b）准备：给类的静态变量分配存储空间；

         c）解析：将符号引用转成直接引用；

3. 初始化：对类的静态变量、静态代码块执行初始化工作。

 

         类装载工作由ClassLoader 及其子类负责，ClassLoader 是一个重要的Java 运行时系统组件，它负责在运行时查找和装入Class 字节码文件。JVM 在运行时会产生三个ClassLoader：根装载器、ExtClassLoader（扩展类装载器）和AppClassLoader（系统类装载器）。其中，根装载器不是ClassLoader 的子类，它使用C++编写，因此我们在Java 中看不到它，根装载器负责装载JRE 的核心类库，如JRE 目标下的rt.jar、charsets.jar 等。ExtClassLoader 和AppClassLoader 都是ClassLoader 的子类。其中ExtClassLoader 负责装载JRE 扩展目录ext 中的JAR 类包；AppClassLoader 负责装载Classpath 路径下的类包。这三个类装载器之间存在父子层级关系，即根装载器是ExtClassLoader 的父装载器，ExtClassLoader 是AppClassLoader 的父装载器。默认情况下，使用AppClassLoader 装载应用程序的类，我们可以做一个实验：

 

 

public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
System.out.println("current loader:"+loader);
System.out.println("parent loader:"+loader.getParent());
System.out.println("grandparent loader:"+loader.getParent(). getParent());
}
}

 

运行以上代码，在控制台上将打出以下信息：

current loader:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@131f71a

parent loader:sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@15601ea

//①根装载器在Java中访问不到，所以返回null

grandparent loader:null

         通过以上的输出信息，我们知道当前的ClassLoader 是AppClassLoader，父ClassLoader

是ExtClassLoader，祖父ClassLoader 是根类装载器，因为在Java 中无法获得它的句柄，

所以仅返回null。

         JVM 装载类时使用“全盘负责委托机制”，“全盘负责”是指当一个ClassLoader 装载

一个类的时，除非显式地使用另一个ClassLoader，该类所依赖及引用的类也由这个

ClassLoader 载入；“委托机制”是指先委托父装载器寻找目标类，只有在找不到的情况下

才从自己的类路径中查找并装载目标类。这一点是从安全角度考虑的，试想如果有人编写

了一个恶意的基础类（如java.lang.String）并装载到JVM 中将会引起多么可怕的后果。但

是由于有了“全盘负责委托机制”，java.lang.String 永远是由根装载器来装载的，这样就避

免了上述事件的发生。

 

         ClassLoader 重要方法

         在Java 中，ClassLoader 是一个抽象类，位于java.lang 包中。下面对该类的一些重要

接口方法进行介绍：

         Class loadClass(String name)

         name 参数指定类装载器需要装载类的名字，必须使用全限定类名，如com.baobaotao.

beans.Car。该方法有一个重载方法loadClass(String name ,boolean resolve)，resolve 参数告

诉类装载器是否需要解析该类。在初始化类之前，应考虑进行类解析的工作，但并不是所

有的类都需要解析，如果JVM 只需要知道该类是否存在或找出该类的超类，那么就不需

要进行解析。

     Class defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)

将类文件的字节数组转换成JVM 内部的java.lang.Class 对象。字节数组可以从本地文

件系统、远程网络获取。name 为字节数组对应的全限定类名。

     Class findSystemClass(String name)

从本地文件系统载入Class 文件，如果本地文件系统不存在该Class 文件，将抛出

ClassNotFoundException 异常。该方法是JVM 默认使用的装载机制。

     Class findLoadedClass(String name)

调用该方法来查看ClassLoader 是否已装入某个类。如果已装入，那么返回

java.lang.Class 对象，否则返回null。如果强行装载已存在的类，将会抛出链接错误。

         ClassLoader getParent()

获取类装载器的父装载器，除根装载器外，所有的类装载器都有且仅有一个父装载器，

ExtClassLoader 的父装载器是根装载器，因为根装载器非Java 编写，所以无法获得，将返

回null。

         除JVM 默认的三个ClassLoader 以外，可以编写自己的第三方类装载器，以实现一些

特殊的需求。类文件被装载并解析后，在JVM 内将拥有一个对应的java.lang.Class 类描述

对象，该类的实例都拥有指向这个类描述对象的引用，而类描述对象又拥有指向关联

ClassLoader 的引用，

 

         每一个类在JVM 中都拥有一个对应的java.lang.Class 对象，它提供了类结构信息的描

述。数组、枚举、注解以及基本Java 类型（如int、double 等），甚至void 都拥有对应的

Class 对象。Class 没有public 的构造方法。Class 对象是在装载类时由JVM 通过调用类装

载器中的defineClass()方法自动构造的。