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JVM 三个ClassLoader详解

  类装载工作由ClassLoader及其子类负责,ClassLoader是一个重要的Java执行时系统组件,它负责在运行时查找和装入Class字节码文件。JVM在运行时会产生三个ClassLoader:根装载器、ExtClassLoader(扩展类装载器)和AppClassLoader(系统类装载器)。其中,根装载器不是ClassLoader的子类,它使用C++编写,因此我们在Java中看不到它,根装载器负责装载JRE的核心类库,如JRE目标下的rt.jar、charsets.jar等。ExtClassLoader和AppClassLoader都是ClassLoader的子类。其中ExtClassLoader负责装载JRE目录ext中的JAR类包;AppClassLoader负责装载ClassPath路径下的类包。

  • 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader):这个类加载器负责将存放在<JAVA_HOME>\lib目录中的。启动类加载器无法被Java程序直接引用,用户在编写自定义类加载器时,如果需要把加载请求委派给引导类加载器,那直接使用null代替即可。
  • 扩展类加载器(Extension ClassLoader):这个加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现,它负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext目录中的,或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库,开发者可以直接使用扩展类加载器。
  • 应用程序类加载器(Application ClassLoader):这个类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现。由于这个类加载器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值,所以一般也称它为系统类加载器。它负责加载用户类路径(ClassPath)上所指定的类库,开发者可以直接使用这个类加载器,如果应用程序中没有自定义自己的类加载器,一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

  我们的应用程序都是由这3种类加载器互相配合进行加载的,如果有必要,还可以加入自己定义的类加载器。这些类加载器之间的关系一般为:

79_1.png

  上图展示的类加载器之间的这种层次关系,称为类加载器的双亲委派模型。双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器外,其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。这里类加载器之间的父子关系一般不会以继承的关系来实现,而是都使用组合关系来复用父加载器的代码。

  类加载器的双亲委派模型详解博客链接

  这三个类装载器之间存在父子层级关系,即根装载器是ExtClassLoader的父装载器,ExtClassLoader是父类装载器。默认情况下,使用AppClassLoader装载应用程序的类,用以下代码证明:

 /**
  * @author zhengbinMac
  */
 public class ClassLoaderTest {

     public static void main(String[] args) {
         ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
         System.out.println("current loader:" + loader);
         System.out.println("parent loader:" + loader.getParent());
         System.out.println("grandparent loader:" + loader.getParent().getParent());
     }
     /*
      * output:
      *    current loader:sun.misc.LauncherAppClassLoader@1b6d3586
      *    parent loader:sun.misc.LauncherExtClassLoader@1540e19d 
      *    grandparent loader:null // 因为根类装载器在Java中访问不到,所有返回null
      */
 }

  Thread.currentThread():返回对当前正在执行的线程对象的引用。

  getContextClassLoader():返回该线程的上下文 ClassLoader。

  通过以上的输出信息,可以明白,ClassLoader是AppClassLoader,父ClassLoader是ExtClassLoader,祖父ClassLoader是根类装载器,因为在Java中无法获得它的句柄,所以直接返回null。

  除了JVM默认的三个ClassLoader以外,可以编写自己的第三方类装载器,以实现一些特殊的需求。类文件被装载并解析后,在JVM内将拥有一个对应的java.lang.Class类描述对象,该类的实例都拥有指向这个类描述对象的引用,而类描述对象又拥有指向关联ClassLoader的引用。如下图所示:

79_2.png

ClassLoader重要方法


  在Java中,ClassLoader是一个抽象类,位于java.lang包中。下面对该类的一些重要接口方法进行介绍:

  • Class loadClass(String name)

  name参数指定类装载器需要装载类的名字,必须使用全限定类名,如com.zhengbin.entity.Student。该方法有一个重载方法loadClass(String name, boolean resolve),resolve参数告诉类装载器是否需要解析该类。在初始化类之前,应考虑进行类解析的工作,但并不是所有的类都需要解析,如果JVM只需要知道该类是否存在或找出该类的超类,那么就不需要进行解析。

  • Class defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)

  将类文件的字节数组转换成JVM内部的java.lang.Class对象。字节数组可以从本地文件系统、远程网络获取。name为字节数组对应的全限定类名。

  • Class findSystemClass(String name)

  从本地文件系统载入Class文件,如果本地文件系统不存在该Class文件,将抛出ClassNotFoundException异常。该方法是JVM默认使用的装载机制。

  • ClassLoader getParent()

  获取类装载器的父装载器,除根装载器外,所有的类装载器都有且仅有一个父装载器,ExtClassLoader的父装载器是根装载器,因为根装载器非Java编写,所以无法获得,将返回null。

来源:https://www.cnblogs.com/zhengbin/category/845524.html

文章永久链接:https://tech.souyunku.com/?p=15773

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