JVM类加载器

今天给大家讲一下JVM的类加载过程 类加载过程

一、 JVM将整个类加载过程划分为了三个步骤:

(1)装载

  装载过程负责找到二进制字节码并加载至JVM中,JVM通过类名、类所在的包名通过ClassLoader来完成类的加载,同样,也采用以上三个元素来标识一个被加载了的类:类名+包名+ClassLoader实例ID。

(2)链接

  链接过程负责对二进制字节码的格式进行校验、初始化装载类中的静态变量以及解析类中调用的接口、类。在完成了校验后,JVM初始化类中的静态变量,并将其值赋为默认值。最后一步为对类中的所有属性、方法进行验证,以确保其需要调用的属性、方法存在,以及具备应的权限(例如public、private域权限等),会造成NoSuchMethodError、NoSuchFieldError等错误信息。

(3)初始化

  初始化过程即为执行类中的静态初始化代码、构造器代码以及静态属性的初始化,在四种情况下初始化过程会被触发执行:调用了new;反射调用了类中的方法;子类调用了初始化;JVM启动过程中指定的初始化类。

二、JVM两种类装载器包括:启动类装载器和用户自定义类装载器:

  启动类装载器是JVM实现的一部分,用户自定义类装载器则是Java程序的一部分,必须是ClassLoader类的子类。

主要分为以下几类:

(1) Bootstrap ClassLoader
  这是JVM的根ClassLoader,它是用C++实现的,JVM启动时初始化此ClassLoader,并由此ClassLoader完成$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar(Sun JDK的实现)中所有class文件的加载,这个jar中包含了java规范定义的所有接口以及实现。 (2) Extension ClassLoader
  JVM用此classloader来加载扩展功能的一些jar包
(3) System ClassLoader
  JVM用此classloader来加载启动参数中指定的Classpath中的jar包以及目录,在Sun JDK中ClassLoader对应的类名为AppClassLoader。
(4) User-Defined ClassLoader
  User-DefinedClassLoader是Java开发人员继承ClassLoader抽象类自行实现的ClassLoader,基于自定义的ClassLoader可用于加载非Classpath中的jar以及目录

三、ClassLoader抽象类提供了几个关键的方法:

(1)loadClass
  此方法负责加载指定名字的类,ClassLoader的实现方法为先从已经加载的类中寻找,如没有则继续从parent ClassLoader中寻找,如仍然没找到,则从System ClassLoader中寻找,最后再调用findClass方法来寻找,如要改变类的加载顺序,则可覆盖此方法
(2)findLoadedClass
  此方法负责从当前ClassLoader实例对象的缓存中寻找已加载的类,调用的为native的方法。
(3) findClass
  此方法直接抛出ClassNotFoundException,因此需要通过覆盖loadClass或此方法来以自定义的方式加载相应的类。
(4) findSystemClass
  此方法负责从System ClassLoader中寻找类,如未找到,则继续从Bootstrap ClassLoader中寻找,如仍然为找到,则返回null。
(5)defineClass
  此方法负责将二进制的字节码转换为Class对象
(6) resolveClass
  此方法负责完成Class对象的链接,如已链接过,则会直接返回。

四、简单的classLoader例子

/*
* 重写ClassLoader类的findClass方法,将一个字节数组转换为 Class 类的实例
*/
public Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    byte[] b = null;
    try {
        b = loadClassData(AutoClassLoader.FormatClassName(name));
    } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
    }
    return defineClass(name, b, 0, b.length);
}
/*
* 将指定路径的.class文件转换成字节数组
*/
private byte[] loadClassData(String filepath) throws Exception {
    int n =0;
    BufferedInputStream br = new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File(filepath)));
    ByteArrayOutputStream bos= new ByteArrayOutputStream();
    while((n=br.read())!=-1){
    bos.write(n);
    }
    br.close();
    return bos.toByteArray();
}
/*
* 格式化文件所对应的路径
*/
public static String FormatClassName(String name){
    FILEPATH= DEAFAULTDIR + name+".class";
    return FILEPATH;
}
  
/*
* main方法测试
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
    AutoClassLoader acl = new AutoClassLoader();
    Class c = acl.findClass("testClass");
    Object obj = c.newInstance();
    Method m = c.getMethod("getName",new Class[]{String.class ,int.class});
    m.invoke(obj,"wuxf.cn",wuxf.cn);
    System.out.println(c.getName());
    System.out.println(c.getClassLoader());
    System.out.println(c.getClassLoader().getParent());
}