前言:

了解JVM-類加載之前我們先了解下為什么要這樣? 學(xué)java 的都知道Java 是跨平臺語言,一套代碼到處運行,那為什么他可以跨平臺呢?

簡單的說下:之所以可以跨平臺運行 是依靠不同平臺的JVM,我們編寫代碼, javac 編譯成.class 文件,然后通過類加載器到JVM

內(nèi)存之中,緊接著 Java解釋器將字節(jié)碼文件翻譯成機器代碼，執(zhí)行并顯示結(jié)果,知道了前因后果 ,那我們來了解下 這個類加載器是怎么玩的呢?

稱述一些概念方便理解

字節(jié)碼文件是一種和任何具體機器環(huán)境及操作系統(tǒng)環(huán)境無關(guān)的中間代碼，它是一種二進制文件，是Java源文件由Java編譯器編譯后生成的目標(biāo)代碼文件。編程人員和計算機都無法直接讀懂字節(jié)碼文件，它必須由專用的Java解釋器來解釋執(zhí)行，因此Java是一種在編譯基礎(chǔ)上進行解釋運行的語言。

Java解釋器負(fù)責(zé)將字節(jié)碼文件翻譯成具體硬件環(huán)境和操作系統(tǒng)平臺下的機器代碼，以便執(zhí)行。因此Java程序不能直接運行在現(xiàn)有的操作系統(tǒng)平臺上，它必須運行在被稱為Java虛擬機的軟件平臺之上。

完整的過程如下,圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

     

了解了大體概貌我們接著去了解細(xì)節(jié)!

1.什么是類加載?

通俗的講就是將編譯后的.class 加載到內(nèi)存,經(jīng)過類加載器處理之后成為可以被虛擬機直接使用的

數(shù)據(jù), .class 文件類加載之后在jvm中形成一份描述Class 結(jié)構(gòu)的元信息對象,通過該元信息可以知道

class的結(jié)構(gòu)信息:如構(gòu)造函數(shù)，屬性和方法等，Java允許用戶借由這個Class相關(guān)的元信息對象

間接調(diào)用Class對象的功能,這里就是我們經(jīng)常能見到的Class類。

2. 類加載過程

     

類加載完畢結(jié)果如圖

     

3. 類加載器

Java類加載器是一部分的Java運行時環(huán)境可以動態(tài)加載Java類到Java虛擬機。由于類加載器的原因，Java運行時系統(tǒng)不需要了解文件和文件系統(tǒng)。

Java類不會一次全部加載到內(nèi)存中，而是在應(yīng)用程序需要時加載。此時，JRE將調(diào)用Java ClassLoader，并且這些ClassLoader將類動態(tài)加載到內(nèi)存中。

并非所有類都由單個ClassLoader加載。根據(jù)類的類型和類的路徑，決定加載該特定類的ClassLoader。要了解加載類的ClassLoader，請使用getClassLoader（）方法。所有類均基于其名稱進行加載，如果未找到這些類中的任何一個，則它將返回NoClassDefFoundError或ClassNotFoundException。

1. Java Classloader具有以下三種類型：

1.BootStrap類加載器：Bootstrap類加載器是一種機器代碼，當(dāng)JVM調(diào)用它時會啟動操作。它不是一個Java類。它的工作是加載第一個純Java ClassLoader。Bootstrap ClassLoader從rt.jar位置加載類。Bootstrap ClassLoader沒有任何父ClassLoader。也稱為Primodial ClassLoader。

2.擴展ClassLoader：擴展ClassLoader是Bootstrap ClassLoader的子級，并從相應(yīng)的JDK擴展庫中加載核心Java類的擴展。它從jre / lib / ext目錄或系統(tǒng)屬性java.ext.dirs指向的任何其他目錄中加載文件。

3.系統(tǒng)類加載器：應(yīng)用程序類加載器也稱為系統(tǒng)類加載器。它加載在環(huán)境變量CLASSPATH，-classpath或-cp命令行選項中找到的應(yīng)用程序類型類。Application ClassLoader是Extension ClassLoader的子類。

注意：ClassLoader委托層次結(jié)構(gòu)模型始終按Application ClassLoader-> Extension ClassLoader-> Bootstrap ClassLoader的順序運行。始終給Bootstrap ClassLoader更高的優(yōu)先級，其次是Extension ClassLoader，然后是Application ClassLoader。

     

2 Java ClassLoader有功能性三個原則，它們是：

1.委托模型：Java虛擬機和Java ClassLoader使用一種稱為“ 委托層次算法”的算法將類加載到Java文件中。

ClassLoader基于委托模型提供的一組操作進行工作。他們是：

ClassLoader始終遵循委托層次結(jié)構(gòu)原則。

每當(dāng)JVM遇到一個類時，它都會檢查該類是否已加載。

如果該類已經(jīng)在方法區(qū)域中加載，則JVM繼續(xù)執(zhí)行。

如果該類不在方法區(qū)域中，則JVM要求Java ClassLoader子系統(tǒng)加載該特定類，然后ClassLoader子系統(tǒng)將控件移交給Application ClassLoader。

然后，應(yīng)用程序ClassLoader將請求委托給Extension ClassLoader，而Extension ClassLoader依次將請求委托給Bootstrap ClassLoader。

Bootstrap ClassLoader將在Bootstrap類路徑（JDK / JRE / LIB）中搜索。如果該類可用，則將其加載，否則將請求委托給Extension ClassLoader。

Extension ClassLoader在擴展類路徑（JDK / JRE / LIB / EXT）中搜索類。如果該類可用，則將其加載，否則將請求委托給Application ClassLoader。

Application ClassLoader在應(yīng)用程序類路徑中搜索該類。如果該類可用，則將其加載，否則，將生成ClassNotFoundException異常。

     

2.可見性原則：可見性原則指出，父ClassLoader加載的類對子ClassLoader可見，但子ClassLoader加載的類對父 ClassLoader不可見。假設(shè)擴展類加載器已加載了GEEKS.class類，則該類僅對擴展類加載器和應(yīng)用程序類加載器可見， 而對引導(dǎo)類加載器不可見。如果再次嘗試使用Bootstrap ClassLoader加載該類，它將給出異常java.lang.ClassNotFoundException。

3.Uniqueness 屬性：Uniquesness屬性可確保類是唯一的，并且不會重復(fù)類。這還確保了由父類加載器加載的類不會由子類加載器加載。如果父類加載器無法找到該類，則只有當(dāng)前實例自己會嘗試這樣做。

     

Java.lang.ClassLoader的方法

在JVM請求該類之后，將遵循一些步驟以加載一個類。按照委托模型加載類，但是有一些重要的方法或函數(shù)在加載類中起著至關(guān)重要的作用。

loadClass（String name，boolean resolve）：此方法用于加載JVM引用的類。它以類的名稱為參數(shù)。類型為loadClass（String，boolean）。

defineClass（）：defineClass（）方法是最終方法，不能被覆蓋。此方法用于將字節(jié)數(shù)組定義為class的實例。如果該類無效，則拋出ClassFormatError。

findClass（String name）：此方法用于查找指定的類。此方法僅查找但不加載類。

findLoadedClass（String name）：此方法用于驗證JVM引用的Class是否先前已加載。

Class.forName（String name，boolean initialize，ClassLoader loader）：此方法用于加載類以及初始化類。此方法還提供選擇任何一個ClassLoader的選項。如果ClassLoader參數(shù)為NULL，則使用Bootstrap ClassLoader。

示例：在加載類之前執(zhí)行以下代碼：

protected synchronized Class
loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
Class c = findLoadedClass(name);
try {
if (c == NULL) {
if (parent != NULL) {
c = parent.loadClass(name, false);
}
else {
c = findBootstrapClass0(name);
}
}
catch (ClassNotFoundException e)
{
System.out.println(e);
}
}
}

注意：如果已經(jīng)加載了一個類，它將返回它。否則，它將對新類的搜索委托給父類加載器。如果父類加載器找不到該類，則loadClass（）調(diào)用方法findClass（）來查找和加載該類。