类加载过程和双亲委派模型

一、类加载过程

Java虚拟机中类的生命周期,包括加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载,其中常说的类加载过程包括只包括加载、验证、准备、解析、初始化,其中验证、准备、解析统称为连接。


1、加载

加载过程,虚拟机会完成以下三件事情:

a、通过一个类的全限定名来获取此定义类的二进制字节流;

b、将这个字节流所代表的静态数据结构转化为方法区的运行时数据结构;

c、在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区这个类的各种数据结构的访问入口。

2、验证

验证并确保Class文件的字节流包含的信息符合虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机的安全。

大致会完成以下四个阶段的验证:文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证。

(1)文件格式验证

验证字节流是否符合Class文件格式规范,并且能被当前版本的虚拟机处理。验证包括是否以魔数0xCAFEBABE开头、主(次)版本号是否在当前虚拟机处理范围内、常量池的常量是否有不支持的常量类型等.....

(2)元数据验证

对字节码描述的信息进行语义解析,保证其描述的信息符合Java语言规范的要求。比如:验证这个类是否有父类、这个类是否继承了不被允许继承的类(final)、如果这个类不是抽象类,是否实现了其父类或接口中要求实现的方法等.....

(3)字节码验证

对类的方法体进行校验分析,保证被检验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的时间。

(4)符号引用验证

该步骤在连接的第三个阶段-----解析阶段伴随发生。符号引用验证是对类自身以外的信息进行匹配性校验,如:符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能找到对应的类、在指定类中是否存在符合字段描述的方法、符号引用中的类或字段或方法的访问性(private、protected、public)是否可以被当前类访问等....

3、准备

准备阶段是为类变量分配内存、并为类变量初始化零值的阶段。注意:是类变量,而不是实例对象,实例变量将会和对象实例化时随对象一起分配在Java堆内存中。类变量初始化零值,如:public static int value = 100; 准备阶段初始化的初始值是0,而不是100。下图为基本数据类型的初始化零值

特别的:对于final描述的类变量,该步骤的初始值就是设定值,如 public static final int value = 100; 从初始化的值时100,而不是0.

4、解析

将常量池的符号引用引用替换为直接引用的过程。

符号引用:符号引用是一组符号用来描述所引用的目标,符号可以是任何形式的字面量,只要使用时能定位到目标。

直接引用:直接引用可以是直接指向目标的指针,也可以是能间接定位到目标的句柄。直接引用和虚拟机实现的布局相关。如果有了直接引用,那引用的目标已经在内存中存在。

5、初始化

初始化阶段会执行类构造方法<clinit>(),在准备阶段,类变量已经初始化了零值,初始化阶段,会根据设定的值进行初始化。类构造方法是类变量的赋值动作和静态代码块合并产生的。

介绍了类加载过程,试想一下类加载过程中需要什么载体呢,是的,载体就是下面要提到的类加载器。

二、类加载器和双亲委派模型

类加载器可以分为以下几种:

1、启动类加载器(Bootstrap ClassLoader): 负责将<JAVA_HOME>/lib目录、或者被-Xbootclasspath参数指定的路径中的类库加载到虚拟机内存中。

2、扩展类加载器(Extension ClassLoader):负责将<JAVA_HOME>/lib/ext目录、或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库加载到虚拟机内存。

3、应用程序类加载器(Application ClassLoader):也叫做系统类加载器,负责加载用户路径(Classpath)上所指定的类库,如果开发者没有自定义过类加载器,一般情况就是程序中默认的类加载器。

4、自定义类加载器(User ClassLoader):继承ClassLoader类,为避免破坏双亲委派模型,不建议覆盖loadClass()方法,而是覆盖findClass()方法。

试想一下:如果自定义了类加载器,可以手动撸一个java.lang.String类吗?当然是不行的。因为有双亲委派模型。

双亲委派模型:如果一个类加载器收到了类加载请求,它首先不会自己尝试去加载这个类,而是把这个请求委派给父类去执行,每一个层次的类加载器都是如此,因此所有的加载请求都会被传送到顶层的启动类加载器,只有当父类反馈无法完成加载时,子加载器才会尝试自己去加载。

手写的java.lang.String类,就算是自定义类加载器,最终会被交给父加载器处理,父加载器发现已经加载过java.lang.String类,便不会再去加载。

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