提問！JVM類加載你真的【了解】了嗎？掌握這幾點，不再難！
二、類加載子系統(tǒng)
2.1、類加載器與類的加載過程
2.1.1、類加載器子系統(tǒng)
????類加載器子系統(tǒng)負(fù)責(zé)從文件系統(tǒng)或者網(wǎng)絡(luò)中加載Class文件，class文件在文件開頭有特定的文件標(biāo)識，ClassLoader只負(fù)責(zé)class文件的加載，至于它是否可以運行，則由Execution Engine（執(zhí)行引擎）決定。
????加載的類信息存放于一塊稱為方法區(qū)的內(nèi)存空間。除了類的信息外，方法區(qū)中還會存放運行時常量池信息，可能還包括字符串字面量和數(shù)字常量（這部分常量信息是Class文件中常量池部分的內(nèi)存映射）。
2.1.2、類加載器ClasLoader
??? class file存在于本地硬盤上，可以理解為設(shè)計師畫在紙上的模板，而最終這個模板在執(zhí)行的時候是要加載到JVM當(dāng)中來根據(jù)這個 文件實例化出n個一模一樣的實例。
??? class file加載到JVM中，被稱為DNA元數(shù)據(jù)模板，放在方法區(qū)。
??? .class文件->JVM->最終成為元數(shù)據(jù)模板，此過程就要一個運輸工具（類裝載器Class Loader），扮演一個快遞員的角色。
2.1.3、加載階段
????在加載階段，主要經(jīng)過了加載、鏈接（驗證、準(zhǔn)備、解析）、初始化三個步驟。
2.1.3.1、加載
????加載步驟分為三部曲：
通過一個類的全限定名獲取定義此類的二進(jìn)制字節(jié)流，將硬盤中的class文件加載進(jìn)JVM內(nèi)存。
將這個字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運行時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。（JDK8以前叫永久代，JKD8及以后叫元空間）。
在內(nèi)存中生成一個代表這個類的
java.lang.Class對象，作為方法區(qū)這個類的各種數(shù)據(jù)的訪問入口
????我們加載class文件的方式主要有以下的七種：
從本地系統(tǒng)中直接加載
通過網(wǎng)絡(luò)獲取，典型場景：Web Applet
從zip壓縮包中讀取，成為日后jar、war格式的基礎(chǔ)
運行時計算生成，使用最多的是：動態(tài)代理技術(shù)
由其他文件生成，典型場景：JSP應(yīng)用
從專有數(shù)據(jù)庫中提取.class文件，比較少見
從加密文件中獲取，典型的防Class文件被反編譯的保護(hù)措施
2.1.3.2、鏈接階段
2.1.3.2.1、驗證（Verify）
????驗證的目的在子確保Class文件的字節(jié)流中包含信息符合當(dāng)前虛擬機(jī)要求，保證被加載類的正確性，不會危害虛擬機(jī)自身安全。
????他主要包括四種驗證，文件格式驗證，元數(shù)據(jù)驗證，字節(jié)碼驗證，符號引用驗證。
2.1.3.2.2、準(zhǔn)備（Prepare）
????準(zhǔn)備階段是為類變量分配內(nèi)存并且設(shè)置該類變量的默認(rèn)初始值，即零值。這里不包含用final修飾的static，因為final在編譯的時候就會分配了，準(zhǔn)備階段會顯式初始化。
????他也不會為實例變量分配初始化，類變量會分配在方法區(qū)中，而實例變量是會隨著對象一起分配到Java堆中。在準(zhǔn)備階段，只有類沒有對象。
2.1.3.2.3、解析（Resolve）
????解析階段是將常量池內(nèi)的符號引用轉(zhuǎn)換為直接引用的過程（用對象的內(nèi)存地址，而不是對象本身）。事實上，解析操作往往會伴隨著JVM在執(zhí)行完初始化之后再執(zhí)行。
????符號引用就是一組符號來描述所引用的目標(biāo)。符號引用的字面量形式明確定義在《java虛擬機(jī)規(guī)范》的Class文件格式中。直接引用就是直接指向目標(biāo)的指針、相對偏移量或一個間接定位到目標(biāo)的句柄。
????解析動作主要針對類或接口、字段、類方法、接口方法、方法類型等。對應(yīng)常量池中的CONSTANT_Class_info，CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info等。
2.1.3.3、初始化階段
????初始化階段就是執(zhí)行類構(gòu)造器方法
????構(gòu)造器方法中指令按語句在源文件中出現(xiàn)的順序執(zhí)行。
????若該類具有父類，JVM會保證子類的
2.1.4、類加載的過程
/**
*示例代碼
*/
public class HelloLoader {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello World!");
}
}
復(fù)制代碼
2.2、 類加載器分類
??? JVM支持兩種類型的類加載器 。分別為：
引導(dǎo)類加載器（Bootstrap ClassLoader）。
自定義類加載器（User-Defined ClassLoader）。（拓展類加載器、系統(tǒng)類加載器、自定義類加載器）
????從概念上來講，自定義類加載器一般指的是程序中由開發(fā)人員自定義的一類類加載器，但是Java虛擬機(jī)規(guī)范卻沒有這么定義，而是將所有派生于抽象類ClassLoader的類加載器都劃分為自定義類加載器，無論類加載器的類型如何劃分，在程序中我們最常見的類加載器始終只有3個。
2.2.1、虛擬機(jī)自帶的加載器
2.2.1.1、啟動類加載器
????啟動類加載器也叫引導(dǎo)類加載器（Bootstrap ClassLoader），他是這個類加載使用 C/C++語言實現(xiàn)的，嵌套在 JVM 內(nèi)部，他并不繼承自 java.lang.ClassLoader，沒有父加載器。我們無法通過Java代碼進(jìn)行獲取。
????它用來加載 Java 的核心庫（JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、resources.jar 或 sun.boot.class.path 路徑下的內(nèi)容），用于提供 JVM 自身需要的類。他同時還加載擴(kuò)展類和應(yīng)用程序類加載器，并指定為他們的父類加載器。
????出于安全考慮，Bootstrap 啟動類加載器只加載包名為 java、javax、sun 等開頭的類。
2.2.1.2、擴(kuò)展類加載器
????擴(kuò)展類加載器（Extension ClassLoader），他是由Java 語言編寫，由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 實現(xiàn)，派生于 ClassLoader 類。
????他的父類加載器為啟動類加載器，從 java.ext.dirs 系統(tǒng)屬性所指定的目錄中加載類庫，或從 JDK 的安裝目錄的 jre/1ib/ext 子目錄（擴(kuò)展目錄）下加載類庫。如果用戶創(chuàng)建的 JAR 放在此目錄下，也會自動由擴(kuò)展類加載器加載。
2.2.1.3、應(yīng)用程序類加載器
????應(yīng)用程序類加載器也叫做系統(tǒng)類加載器（AppClassLoader），他是由java語言編寫，由sun.misc.LaunchersAppClassLoader實現(xiàn)，派生于ClassLoader類，父類加載器為擴(kuò)展類加載器。
????它負(fù)責(zé)加載環(huán)境變量classpath或系統(tǒng)屬性java.class.path指定路徑下的類庫，該類加載是程序中默認(rèn)的類加載器，一般來說，Java應(yīng)用的類都是由它來完成加載，通過ClassLoader#getSystemclassLoader() 方法可以獲取到該類加載器。
2.2.2、用戶自定義類加載器
????在Java的日常應(yīng)用程序開發(fā)中，類的加載幾乎是由上述3種類加載器相互配合執(zhí)行的，在必要時，我們還可以自定義類加載器，來定制類的加載方式。為什么要自定義類加載器？我們自定義類加載器的主要有四個原因：
隔離加載類。
修改類的加載方式。
拓展加載源。
防止源碼泄露。
????用戶自定義類加載器實現(xiàn)步驟：
開發(fā)人員可以通過繼承抽象類ava.lang.ClassLoader類的方式，實現(xiàn)自己的類加載器，以滿足一些特殊的需求。
在JDK1.2之前，在自定義類加載器時，總會去繼承ClassLoader類并重寫loadClass() 方法，從而實現(xiàn)自定義的類加載類，但是在JDK1.2之后已不再建議用戶去覆蓋loadclass() 方法，而是建議把自定義的類加載邏輯寫在findClass()方法中。
在編寫自定義類加載器時，如果沒有太過于復(fù)雜的需求，可以直接繼承URLClassLoader類，這樣就可以避免自己去編寫findClass() ?方法及其獲取字節(jié)碼流的方式，使自定義類加載器編寫更加簡潔。
2.3、ClassLoader的使用說明
??? ClassLoader類是一個抽象類，其后所有的類加載器都繼承自ClassLoader（不包括啟動類加載器）。
| 方法名稱 | 描述 |
|---|---|
| getParent() | 返回該類加載器的超類加載器 |
| loadClass(String name) | 加載一個名為name的類，返回一個java.lang.Class的實例 |
| findClass(String name) | 查找一個名為name的類，返回一個java.lang.Class的實例 |
| findloadedClass(String name) | 查找名稱為name的已經(jīng)被加載過的類，返回一個java.lang.Class的實例 |
| defineClass(String name , byte[] b , int off , int len) | 把字節(jié)數(shù)組b中的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為一個Java類，返回一個java.lang.Class的實例 |
| resloveClass(Class c) | 指定連接一個Java類 |
????sun.misc.Launcher 它是一個java虛擬機(jī)的入口應(yīng)用。
????我們?nèi)绻氆@取一個ClassLoader，大致有四種途徑。
方式一：獲取當(dāng)前的ClassLoader
clazz.getClassLoader()
復(fù)制代碼方式二：獲取當(dāng)前線程上下文的ClassLoader
Thread.currentThread().getContextClassLoader()
復(fù)制代碼方式三：獲取系統(tǒng)的ClassLoader
ClassLoader.getSystemClassLoader()
復(fù)制代碼方式四：獲取調(diào)用者的ClassLoader
DriverManager.getCallerClassLoader()
復(fù)制代碼2.4、雙親委派機(jī)制
??? Java虛擬機(jī)對class文件采用的是按需加載的方式，也就是說當(dāng)需要使用該類時才會將它的class文件加載到內(nèi)存生成class對象。而且加載某個類的class文件時，Java虛擬機(jī)采用的是雙親委派模式，即把請求交由父類處理，它是一種任務(wù)委派模式。
????他的工作原理大致是這樣：
當(dāng)一個類加載器收到了加載類的請求時，他并不會先去自己加載，而是把這個請求委托給弗雷德加載器去進(jìn)行執(zhí)行。
如果父類加載器還存在其他的父類加載器，就會進(jìn)一步向上委托，一次遞歸，直到請求最終到達(dá)頂層的啟動類加載器。
如果父類加載器可以完成這個類的加載任務(wù)，那么就會成功返回。假如父類加載器無法完成加載這個類的任務(wù)，子類加載器才會嘗試去自己加載。
2.4.1、大白話解釋雙親委派機(jī)制
????假如有一個小孩，他有一個又酸又硬的蘋果，這個時候家里有奶奶和媽媽。
2.4.1.1、父類成功加載
2.4.1.2、父類加載失敗
2.4.2、證明雙親委派的存在
????我們在自己的項目中新建一個包名為java.lang的String類，一定要是JDK8，不能是JDK11，否則無法驗證
package java.lang;
/**
* @Description 這是我們自己定義的Stirng，和java官方的String同包同名
* @Author XiaoLin
* @Date 2021/8/28 16:14
*/
public class String {
// 在對象初始化之前就會執(zhí)行
static {
System.out.println("我是XiaoLin定義的String");
}
}
復(fù)制代碼我們再新建一個測試類
package cn.linstudy;
/**
* @Description
* @Author XiaoLin
* @Date 2021/8/28 16:15
*/
public class TestString {
public static void main(String[] args) {
java.lang.String str = new java.lang.String();
System.out.println("我是XiaoLin");
}
}
復(fù)制代碼
????我們執(zhí)行完以后，發(fā)現(xiàn)并沒有打印我們靜態(tài)代碼塊里面的代碼，說明執(zhí)行的并不是我們定義的Stirng類，而是Java官方的Stirng類。
????我們在Stirng類中寫一個main方法，執(zhí)行一下。
package java.lang;
/**
* @Description 這是我們自己定義的Stirng，和java官方的String同包同名
* @Author XiaoLin
* @Date 2021/8/28 16:14
*/
public class String {
static {
System.out.println("我是XiaoLin定義的String");
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello XiaoLin");
}
}
復(fù)制代碼
????發(fā)現(xiàn)報錯了，他說找不到main方法，再次說明了說明執(zhí)行的并不是我們定義的Stirng類，而是Java官方的Stirng類。
2.4.3、雙親委派機(jī)制的優(yōu)勢
????既然JDK搞了一個雙親委派機(jī)制，那么肯定是有他獨特的優(yōu)勢，他的優(yōu)勢有兩點：
避免類的重復(fù)加載，只要有一個類加載器加載了這個類，那么這個類就不會被其他類加載器加載，防止類被重復(fù)加載。
保護(hù)程序安全，防止核心的API被篡改。我們舉個例子，自定一個類，在
Java.lang包下。
package java.lang;
/**
* @Description
* @Author XiaoLin
* @Date 2021/8/28 16:34
*/
public class SweetCode {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello SweetCode");
}
}
復(fù)制代碼
2.4.4、沙箱安全機(jī)制
????我們自己自定義了一個String類，但是在加載自定義String類的時候會率先使用引導(dǎo)類加載器加載，而引導(dǎo)類加載器在加載的過程中會先加載jdk自帶的文件（rt.jar包中java\lang\String.class），報錯信息說沒有main方法，就是因為加載的是rt.jar包中的string類。這樣可以保證對java核心源代碼的保護(hù)，這就是沙箱安全機(jī)制。
作者：XiaoLin_Java
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來源：稀土掘金
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