bootstrap类加载原理

转载自 Ken Wu`s Blog！

让我们一起跟随ClassLoader里的本地方法 findBootstrapClass()， 进入jvm执行启动类加载器加载类的内部实现。

private Class findBootstrapClass0(String name)
    throws ClassNotFoundException
    {
    check();
    if (!checkName(name))
        throw new ClassNotFoundException(name);
    return findBootstrapClass(name);
    }

    private native Class findBootstrapClass(String name)
    throws ClassNotFoundException;

// 摘自 j2sesrcshareclassesjavalangClassLoader.c
// 表示该函数将被 java class 以jni方式调用
JNIEXPORT jclass JNICALL
Java_java_lang_ClassLoader_findBootstrapClass(JNIEnv *env, jobject loader,
jstring classname)
{
    char *clname;
    jclass cls = 0;
    char buf[128];

    if (classname == NULL) {
        // 类名不能为空
        JNU_ThrowClassNotFoundException(env, 0);
        return 0;
    }

    // 将java的string转成unicode字符, 如果unicode字符长度不超过128
    // 则不分配内存，直接拿buf缓存来使用
    // 否则就malloc一块内存存放， 如果malloc失败， 则返回NULL
    clname = getUTF(env, classname, buf, sizeof(buf));
    if (clname == NULL) {
       // 类名为空， 说明 JVM 内存分配失败， 抛出邪恶的OOM.
       JNU_ThrowOutOfMemoryError(env, NULL);
       return NULL;
    }

    // 将 '.' 转换成 '/'
    VerifyFixClassname(clname);

    if (!VerifyClassname(clname, JNI_TRUE)) {
      // 如果指定的类名不合法， 抛出异常
      JNU_ThrowClassNotFoundException(env, clname);
      goto done;
    }

    // 让jvm使用启动类加载器加载类, 第四位标志0表示使用启动类加载器,
    // throwError为JNI_FALSE时抛出 ClassNotFoundException，而JNI_TRUE抛出NoClassDefFoundError
    cls = JVM_FindClassFromClassLoader(env, clname, JNI_FALSE, 0, JNI_FALSE);

done:
    if (clname != buf) {
       // 类名的格式有问题，且没有走buf缓存，则释放掉创建的内存, 防止内存泄漏
       free(clname);
    }

    return cls;
}

// 摘自 hotspotsrcsharevmprimsjvm.h
/*
* jvm.h头文件, 类似java接口的定义。
× 根据给定的classLoader来加载指定类
×
× *env JNI运行环境
× *name 类名(路径)
× init 是否需要初始化类的内部数据结构
× loader 类加载器标识
× throwError 抛出的异常类型
*/
JNIEXPORT jclass JNICALL
JVM_FindClassFromClassLoader(JNIEnv *env, const char *name, jboolean init,
jobject loader, jboolean throwError);

// 摘自 hotspotsrcsharevmprimsjvm.cpp
JVM_ENTRY(jclass, JVM_FindClassFromClassLoader(JNIEnv* env, const char* name,
     jboolean init, jobject loader,jboolean throwError))

JVMWrapper3("JVM_FindClassFromClassLoader %s throw %s", name,
throwError ? "error" : "exception");

// 确保字符串不为NULL且长度不大于 (1 << 16) -1 , 否则抛出异常
if (name == NULL || (int)strlen(name) > symbolOopDesc::max_length()) {
    if (throwError) {
       THROW_MSG_0(vmSymbols::java_lang_NoClassDefFoundError(), name);
    } else {
       THROW_MSG_0(vmSymbols::java_lang_ClassNotFoundException(), name);
    }
}

// 将类名放入一个hashmap， 标记符号用的, 并构造为 symbolHandle
// (注意: Handle是一种间接的， 由线程变量分配空间的类，作用是防止GC回收）
// CHECK_0是一个宏， 作用是判断是否有没有处理掉的异常， 如果有， 返回0
symbolHandle h_name = oopFactory::new_symbol_handle(name, CHECK_0);

// 将classLoader标识转换成JVM内部表示的数据结构, 并构造为 Handle
Handle h_loader(THREAD, JNIHandles::resolve(loader));

jclass result = find_class_from_class_loader(env, h_name, init, h_loader,
Handle(), throwError, thread);

if (TraceClassResolution && result != NULL) {
 trace_class_resolution(java_lang_Class::as_klassOop(JNIHandles::resolve_non_null(result)));
}

return result;
JVM_END

// 摘自 hotspotsrcsharevmprimsjvm.cpp
jclass find_class_from_class_loader(JNIEnv* env, symbolHandle name, jboolean init, Handle loader, Handle protection_domain, jboolean throwError, TRAPS) {

// 生成类的内部数据结构, 核心步骤，非常复杂, 后期补充一下这里， 但是对核心逻辑没影响
klassOop klass = SystemDictionary::resolve_or_fail(name, loader, protection_domain, throwError, CHECK_0);

// 将类的数据结构， 构造为 KlassHandle
KlassHandle klass_handle(THREAD, klass);

if (init && klass_handle->oop_is_instance()) {
// 初始化类内部的数据结构
klass_handle->initialize(CHECK_0);
}

// 分配内存， 生成class对象
return (jclass) JNIHandles::make_local(env, klass_handle->java_mirror());
}