java入坑之类加载器

一、类加载机制

1.1类加载过程

类加载是Java虚拟机将类的字节码数据从磁盘或网络中读入内存，并转换成在JVM中可以被执行的Java类型的过程。类加载器是Java虚拟机的重要组成部分，负责加载和解析类的字节码，将其转换成Java虚拟机中的类对象，生成加载的类的二进制类数据并存储在方法区中。

类加载过程可以分为以下五个步骤：

1. 加载（Loading）：通过类加载器将.class文件字节码读入内存，并生成对应的Class对象，其中包括编译器编译后的代码、静态常量等信息。

2. 验证（Verification）：检验字节码文件是否符合Java虚拟机规范，包括是否有正确的魔数、版本信息、常量池中的常量的数据类型是否正确、操作码是否合法等。

3. 准备（Preparation）：在内存中为类的静态变量分配内存并赋初始值（数值类型默认为0，对象类型默认为null）。这个过程也包括了给类的静态变量赋予正确的默认值。

4. 解析（Resolution）：将类对其他类的引用转换成直接链接，检查类或接口是否在系统中被定义，将符号引用转变为直接引用。

5. 初始化（Initialization）：执行类的初始化方法，包括静态变量赋值和静态块调用等操作，即JVM对类进行初始化赋值。如果该类有父类，则按继承层次逐级初始化父类。在执行初始化前，必须保证该类已经完成了加载、验证、准备和解析过程。

 1.2类加载器

类加载器ClassLoader

-负责查找、加载、校验字节码的应用程序

• java.lang.ClassLoader
• load(String className)根据名字加载一个类，返回类的实例
• defineClass((String name,.bytel b,int off,,int len)将一个字节流定义一个类
• findClass(String name)查找一个类
• findLoadedClass(String name)在已加载的类中，查找一个类
• 成员变量ClassLoader paren

Java虚拟机（JVM）中有四个级别的类加载器，分别是：

1. 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责加载%JAVA_HOME%/lib目录下的核心类库，如rt.jar等。

2. 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责加载%JAVA_HOME%/lib/ext目录下的扩展类库。

3. 应用程序类加载器（Application ClassLoader）：负责加载应用程序classpath下的类。

4. 自定义类加载器（Custom ClassLoader）：根据开发者的需要，定制自己的类加载器。

这四个类加载器按照父子关系依次排列，每个类加载器都有自己的加载路径和加载策略。在加载一个类时，它会先委托其父加载器进行加载，如果父加载器无法加载，则由它自己进行加载。如果都无法加载，则会抛出ClassNotFoundException异常。这种父子委托的加载方式被称为“双亲委派模型”。

 1.3双亲委派机制扩展

• Java严格执行双亲委托机制
• 类会由最顶层的加载器来加载，如没有，才由下级加载器加载
• 委托是单向的，确保上层核心的类的正确性
• 但是上级类加载器所加载的类，无法访问下级类加载器所加载的类
  • 例如，java.lang.String无法访问自定义的一个Test类
  • Java是一个遵循契约设计的程序语言，核心类库提供接口，应用层提供实现
  • 核心类库是BootstrapClassLoader加载
  • 应用层是AppClassLoader加载
  • 典型例子是JDBC和XML Parser等

补充

1.4ServiceLoader

• 一个服务提供者会在jar包中有META-INF/services目录，里面放一个文件，名字同接口名字。内容的每一行都是接口的一个实现类https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/ServiceLoader.html
• load方法，可以用当前线程的类加载器来获取某接口的所有实现，当然也都是转为接口类来使用
• 注意：此服务和ava9模块系统的服务略有差别，但是都能通过ServiceLoader:进行加载

1.5自定义类加载路径

 

自定义加载路径弥补类搜索路径静态的不足，前3个加载的路径都是运行前确定的
Java提供URLClassLoader

• 程序运行时修改类的加载路径
• 可从多个来源中加载类 

 1.6自定义类加载器

• JVM四级类加载器严格遵循从上到下的加载机制
• 自定义类加载器继承ClassLoader类，可重写loadClass和findClass方法
• 不同层次的类加载器，加载同名的类，在JVM里面也算两个