类加载：双亲委派机制

chenchenchen

发布于 2021-09-06 14:28:11

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发布于 2021-09-06 14:28:11

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类的生命周期
类加载器
双亲委派机制

类的生命周期

类从被加载到虚拟机开始，到卸载出内存为止，它的整个的生命周期包括：加载、连接（验证、准备、解析）、初始化、使用和卸载七个阶段。

加载过程

将编译之后的Class文件加载至虚拟机，并存储在方法区。

连接过程

连接被分为了验证、准备、解析三部分。

验证：Class文件中的信息是否符合Java虚拟机的要求，是否安全（可能会做出危害虚拟机的行为）。

准备：为类变量分配内存，并设置类变量的初始值。不包含实例变量的内存，实例变量的内存将会被分配到堆中。

这里的初始值指的是数据类型的零值，并非程序员设置的值，比如static int i = 1;此时得到的i是0，赋值为1将会在初始化阶段执行。

解析：将常量池中的符号引用替换为直接引用（内存地址）。

a.run();代码表示对A类的run()方法的符号引用，由run()方法的全名和相关描述符组成。解析阶段，Java虚拟机会把这个符号引用替换为一个指针，该指针指向A类的run()方法在方法区的内存位置，这个指针就是直接引用。

初始化

前面的类加载过程中，除了通过自定义类加载器参与之外，其余的动作其实都是由虚拟机主导和控制的。

初始化是类加载的最后一步，真正开始执行程序中代码的步骤，比如将i赋值为1的过程，初始化类变量，加载类的静态语句块的过程。

在准备阶段赋值过一次了，那次赋值是系统要求的初始值，跟我们个人的设定无关，而初始化的赋值才是真正根据程序员设计而主导的初始化。

使用和卸载

使用类的阶段就是new对象的过程，我们会使用到各种类型对象，以及使用完毕对这个类型的卸载，卸载一般发生在程序关闭的时候。

程序正常执行结束、遇到异常关闭、或者操作系统出问题导致程序关闭这些都会卸载这些类的加载。

类加载器

从JVM的角度看，类加载器主要有两类：

Bootstrap ClassLoader和其他类加载，Bootstrap ClassLoader是C++语言实现，是虚拟机自身的一部分；
其他类加载器都是Java语言实现，不属于虚拟机，全部继承自抽象类java.lang.ClassLoader

从Java开发者的角度看，需要了解类加载器的双亲委派模型，如下图所示：

启动类加载器Bootstrap ClassLoader

这个类加载器将负责存放在/lib目录中，并且是虚拟机会识别的jar类库加载到内存中。更直白点说，就是我们常用的java.lang开头的那些类，一定是被Bootstrap ClassLoader加载的

扩展类加载器Extension ClassLoader

它负责加载/lib/ext目录中的、或者被java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库。

应用程序类加载器Application ClassLoader

它负责加载用户CLASSPATH环境变量指定的路径中的所有类库。如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，这个就是一个Java程序中默认的类加载器。

用户自定义的类加载器

用户在需要的情况下，可以实现自己的自定义类加载器，一般而言，在以下几种情况下需要自定义类加载器

隔离加载类。某些框架为了实现中间件和应用程序的模块的隔离，就需要中间件和应用程序使用不同的类加载器
修改类加载的方式。类加载的双亲委派模型并不是强制的，用户可以根据需要在某个时间点动态加载类
扩展类加载源，例如从数据库、网络进行类加载
防止源代码泄露。Java代码很容易被反编译和篡改，为了防止源码泄露，可以对类的字节码文件进行加密，并编写自定义的类加载器来加载自己的应用程序的类

双亲委派机制

向上委托，向下加载

如果一个类加载器收到了类加载的请求，不考虑们自定义类加载器，首先会在AppClassLoader中检查是否加载过，如果有那就无需再加载了。如果没有就把请求委托给父加载器去完成，依次向上。

因此，所有的类加载请求最终都被传递到顶层的启动类加载器BootstrapClassLoader。这时候开始考虑自己是否能加载了，如果在它的搜索范围中没有找到所需的类时，会下沉到子加载器去加载，一直到最底层，如果没有任何加载器能加载，就会抛出ClassNotFoundException。

源码

“java.lang”包下的ClassLoader类中loadClass方法代码如下：

public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    return loadClass(name, false);
}
//              -----??-----
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
        // 首先，检查是否已经被类加载器加载过
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            try {
                // 存在父加载器，递归的交由父加载器
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    // 直到最上面的Bootstrap类加载器
                    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.
                c = findClass(name);
            }
        }
        return c;
}