类加载基础 ClassLoader
ClassLoader定义：
1、类加载器，负责将class加载到jvm
2、审查每个类应该由谁加载，是一个父优先的等级加载机制
3、将class字节码重新解析成jvm统一要求的对象格式
ClassLoader类结构：
java.lang.ClassLoader
- defineClass(byte[] b, int off, int len) [java8 中 --> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)]
- findClass(String name)
- loadClass(String name)
- resolveClass(Class c)
- findClass方法获取类的字节码
- defineClass方法用于将byte字节流解析成jvm能够识别的Class对象（注意该节点并未产生真正的java实例对象，而是类的Class对象）
- resolveClass建立连接（即Linking，在调用defineClass方法后，如果想在类被加载到jvm中时就建立连接，调用resolveClass方法）
简单的应用：
java运行时加载指定的类
- 调用ClassLoader的loadClass方法获取指定类的Class对象
- this.getClass().getClassLoader().loadClass("class")
？ 该loadClass存在有重载方法，调用者可以自己决定什么时候解析这个类
ClassLoader是一个抽象方法，在实现自己的ClassLoader是通常可以继承URLClassLoader这个类：
？ URLClassLoader说明
ClassLoader的等级加载机制：
jvm平台提供三层ClassLoader：
- Bootstrap ClassLoader：
- 主要用于加载jvm自身工作需要的类（仅仅是一个加载工具）；
- 类的加载过程完全由jvm控制；
- 外部不可访问；
- 不遵循ClassLoader定义的普遍加载规则；
- 没有更高一级的父加载器，也没有子加载器
- ExtClassLoader：
- 该类比较特殊，它是jvm的一部分，但并不是jvm亲自实现的。
- ？ * 类似于JDBC这种驱动*
- 特定服务目标在：System.getProperty("java.ext.dirs")
- AppClassLoader：
- ExtClassLoader的子类
- 用于加载jvm之外的外部类，所有在System.getProperty("java.class.path")即（classPath）下的类都可以被该类加载器加载。
- 该类是所有外部加载器（ClassLoader）的父类：
- 创建自定义的类加载器（ClassLoader）时，无论继承抽象类ClassLoader还是其子类，例如URLClassLoader，他们的父加载器都是AppClassLoader。
- 因为创建对象的时间，最终都需要调用getSystemClassLoader()作为父加载器，而getSystemClassLoader()方法获得的是AppClassLoader
子父类关系
jvm层级：
- AppClassLoader继承ExtClassLoader
（一定要注意jvm层级，ExtClassLoader是没有父类的）
java类层级：
- AppClassLoader，ExtClassLoader属于sun.misc.Launcher类的内部类
- AppClassLoader，ExtClassLoader都继承了URLClassLoader
- 在Launcher中，首先创建ExtClassLoader对象，然后ExtClassLoader对象作为父加载器创建AppClassLoader对象，Launcher的getClassLoader()获取的就是AppClassLoader。
- 在java应用中，如果没有其它的ClassLoader（spring等的自定义ClassLoader），那么除了System.getProperty("java.ext.dirs")目录下的类是由ExtClassLoader加载外，其它的都是由AppClassLoader加载。
jvm加载class文件的两种方式：
- 隐式加载：不通过代码里调用ClassLoader来加载需要的类，而是通过jvm来自动加载需要的类到内存。
例如:当类中存在引用或继承时，jvm解析当前类未在内存中发现引用的类，那么jvm就会自动将这些类加载到内存中。- 显式加载：与隐式加载相反，在代码中通过调用ClassLoader来加载需要的类。
例如:调用this.getClass.getClassLoader().loadClass()或者Class.forName(),或者实现自己的ClassLoader的findClass()方法
jvm加载class文件过程：
第一阶段: 找到.class文件，并将字节码加载到内存：class文件 --> findClass
ClassLoader并未定义findClass具体实现，具体的字节码加载到内存中的实现交予其子类处理
- URLClassLoader中关于findClass()的实现：
/* class文件资源定位 */
private final URLClassPath ucp;
protected Class findClass(final String name) throws ClassNotFoundException {
final Class result;
try {
result = AccessController.doPrivileged(
new PrivilegedExceptionAction<Class<?>>() {
public Class run() throws ClassNotFoundException {
String path = name.replace('.', '/').concat(".class");
Resource res = ucp.getResource(path, false);
if (res != null) {
try {
return defineClass(name, res);
} catch (IOException e) {
throw new ClassNotFoundException(name, e);
}
} else {
return null;
}
}
}, acc);
} catch (java.security.PrivilegedActionException pae) {
throw (ClassNotFoundException) pae.getException();
}
if (result == null) {
throw new ClassNotFoundException(name);
}
return result;
}
private Class defineClass(String name, Resource res) throws IOException {
long t0 = System.nanoTime();
int i = name.lastIndexOf('.');
URL url = res.getCodeSourceURL();
if (i != -1) {
String pkgname = name.substring(0, i);
// 检查包是否被加载
Manifest man = res.getManifest();
definePackageInternal(pkgname, man, url);
}
// 读取byt字节流，并创建class对象
java.nio.ByteBuffer bb = res.getByteBuffer();
if (bb != null) {
// Use (direct) ByteBuffer:
CodeSigner[] signers = res.getCodeSigners();
CodeSource cs = new CodeSource(url, signers);
sun.misc.PerfCounter.getReadClassBytesTime().addElapsedTimeFrom(t0);
return defineClass(name, bb, cs);
} else {
byte[] b = res.getBytes();
// must read certificates AFTER reading bytes.
CodeSigner[] signers = res.getCodeSigners();
CodeSource cs = new CodeSource(url, signers);
sun.misc.PerfCounter.getReadClassBytesTime().addElapsedTimeFrom(t0);
return defineClass(name, b, 0, b.length, cs);
}
}
URLClassLoader通过URLClassPath类帮助取得要加载的class文件字节流，URLClassPath定义了去哪里找指定的class文件，如果找到class文件，读取其byte字节流，然后调用defineClass()创建对象。
- URLClassLoader默认类构造器代码如下：
public URLClassLoader(URL[] urls) {
super();
// this is to make the stack depth consistent with 1.1
SecurityManager security = System.getSecurityManager();
if (security != null) {
security.checkCreateClassLoader();
}
ucp = new URLClassPath(urls);
this.acc = AccessController.getContext();
}
- URLClassLoader的创建必须一个URL数组，也就是必须指定ClassLoader默认到那个目录下查找class文件。
- 该URL数组也是创建URLClassPath必要的条件，URLClassPath通过该URL数组来表示ClassPath路径
- 创建URLClassPath时会根据URL数组中的路径判断是文件还是jar包，根据路径的不同创建FileLoader或者jarLoader，或者默认的加载器，当jvm调用findClass由这几个加载器来将class文件加载到内存。
- 实例应用：
文件加载方法的不同：
- jar包服务、web服务：Tools.class.getClassLoader().getResourceAsStream("url")
- web服务：Tools.class.getResourceAsStream("url")
第二阶段，Linking阶段：
- Class规范验证（字节码验证Verifing）
字节码验证，类装入器对字节码进行检测，以确保格式正确、行为正确。
- Class类数据结构分析及相应的内存分配（准备Preparing）
类准备，在这个阶段准备代表每个类中定义的字段、方法和实现接口所必须的数据结构。
- 符号表的链接（解析Resolving）
类装入器开始装入类所引用的其他所有类。
第三阶段：
- 类中静态属性和初始化赋值，以及静态代码块的执行等 --> Class对象
类加载中的常见异常：
ClassNotFoundException:
例如：Class.forName("className") --> ClassNotFoundException
原因：当前classpath下无该类文件
解决方法：
1、添加类文件
2、类文件存在：this.getClass().getClassLoader().getResource("className").toString()NoClassDefFoundError:
例如：java -cp example.jar Example
原因：类没有设置路径
解决：java -cp example.jar com.ss.Example
