一文讀懂類載入機制

2019 年 10 月 3 日
筆記

類記載過程

多個java文件經過編譯打包生成可運行的jar包，最終由java命令運行某個主類的main函數啟動程式，這裡首先需要通過類載入器把主類載入到jvm。
主類在運行過程中如果使用到其他類，會逐步載入這些類。
注意，jar包里的類不是一次性全部載入的，是使用時才載入的。

從類載入到使用整個過程由如下幾步：
載入、驗證、準備、解析、初始化、使用、卸載

載入：在硬碟上查找並通過IO讀入位元組碼文件，使用到類時才會載入，例如：調用類的main方法，new對象等；
驗證：校驗位元組碼文件的正確性；
準備：給類的靜態變數分配記憶體，並賦予默認值；
解析：將符號引用替換為直接引用，該階段會把一些靜態方法（符號引用，比如main方法）替換為指向數據所在記憶體的指針或句柄等（直接引用），這就是靜態鏈接過程，這個過程是在類記載期間完成的。動態鏈接是程式運行期間完成的將符號引用替換為直接引用。
初始化：對類的靜態變數初始化為指定的值，執行靜態程式碼塊。

類載入器

上面的類載入過程主要是通過類載入器來實現的，java里有以下幾種類載入器。
啟動類載入器：負責載入支撐JVM運行的位於JREd額lib目錄下的核心類庫；
擴展類載入器：負責載入支撐JVM運行位於JRE的lib目錄下的ext擴展目錄中的JAR類包；
應用程式載入器：負責載入ClassPath路徑下的類包，主要就是載入應用程式的類；
自定義載入器：負責載入用戶自定義路徑下的類包；

類記載器繼承了java.lang.ClassLoader類，該類有兩個核心方法，loadClass和findClass。

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)      throws ClassNotFoundException  {      synchronized (getClassLoadingLock(name)) {          // First, check if the class has already been loaded          Class<?> c = findLoadedClass(name);          if (c == null) {              long t0 = System.nanoTime();              try {                  if (parent != null) {                      c = parent.loadClass(name, false);                  } else {                      c = findBootstrapClassOrNull(name);                  }              } catch (ClassNotFoundException e) {                  // ClassNotFoundException thrown if class not found                  // from the non-null parent class loader              }                if (c == null) {                  // If still not found, then invoke findClass in order                  // to find the class.                  long t1 = System.nanoTime();                  c = findClass(name);                    // this is the defining class loader; record the stats                  sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);                  sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);                  sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();              }          }          if (resolve) {              resolveClass(c);          }          return c;      }  }

findClass方法默認實現是拋出異常，所以我們在自定義類載入器主要是重寫findClass方法。

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {      throw new ClassNotFoundException(name);  }

雙親委派機制

jvm類載入器是有親子層結構的.

這裡類載入就是雙親委派機制，記載某個類時，會先委託父載入器尋找目標類，找不到再委託上層父載入器載入，如果所有父載入器再自己的載入類路徑下都找不到目標類，則再自己的類載入路徑中查找並載入目標類。

比如：Math類，最先會找應用程式類載入器載入，應用程式載入器會先委託擴展類載入器載入，擴展類載入器再委託啟動類載入器，頂層啟動類載入器在自己的類載入器路徑里找了半天沒找到Math類，則向下退回載入Math類的請求，擴展類載入器收到回復就自己載入，在自己的類載入路徑里找了半天也沒找到Math類，又向下退回Math類的載入請求給應用程式類載入器，應用程式類載入器於是在自己的類載入路徑中找到了Math類，於是就自己載入了。

雙親委派機制說簡單就是：先找父親載入，不行再由父親自己載入。

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