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JVM加载class文件的原理机制

十九亿少女的梦
 十九亿少女的梦
发布于 2017/05/25 11:22
字数 1963
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1.Java中的所有类,必须被装载到jvm中才能运行,这个装载工作是由jvm中的类装载器完成的

    类装载器所做的工作实质是把类文件从硬盘读取到内存中

2.java中的类大致分为三种: 

    1.系统类 

    2.扩展类 

    3.由程序员自定义的类

3.类装载方式,有两种 

    1.隐式装载, 程序在运行过程中当碰到通过new 等方式生成对象时,隐式调用类装载器加载对应的类到jvm中, 

    2.显式装载, 通过class.forname()等方法,显式加载需要的类 
     隐式加载与显式加载的区别: 两者本质是一样的!都是加载到JVM虚拟机中。

4.类加载的动态性体现 

        一个应用程序总是由n多个类组成,Java程序启动时,并不是一次把所有的类全部加载后再 

运行,它总是先把保证程序运行的基础类一次性加载到jvm中,其它类等到jvm用到的时候再加载,这样的好处是节省了内存的开销,因为java最早就是为嵌入式系统而设计的,内存宝贵,这是一种可以理解的机制,而用到时再加载这也是java动态性的一种体现

 

5.java类装载器 

    Java中的类装载器实质上也是类,功能是把类载入jvm中,值得注意的是jvm的类装载器并不是一个,而是三个,层次结构如下: 

      Bootstrap Loader  - 负责加载系统类 

            | 

          - - ExtClassLoader  - 负责加载扩展类 

                          | 

                      - - AppClassLoader  - 负责加载应用类 

        为什么要有三个类加载器,一方面是分工,各自负责各自的区块,另一方面为了实现委托模型,下面会谈到该模型

 

6. 类加载器之间是如何协调工作的 

   前面说了,java中有三个类加载器,问题就来了,碰到一个类需要加载时,它们之间是如何协调工作的,即java是如何区分一个类该由哪个类加载器来完成呢。 

        在这里java采用了委托模型机制,这个机制简单来讲,就是“类装载器有载入类的需求时,会先请示其Parent使用其搜索路径帮忙载入,如果Parent 找不到,那么才由自己依照自己的搜索路径搜索类”,注意喔,这句话具有递归性 

下面举一个例子来说明,为了更好的理解,先弄清楚几行代码: 

Public class Test{ 
    Public static void main(String[] arg){ 
      ClassLoader c  = Test.class.getClassLoader();  //获取Test类的类加载器 
        System.out.println(c);  
      ClassLoader c1 = c.getParent();  //获取c这个类加载器的父类加载器 
        System.out.println(c1); 
      ClassLoader c2 = c1.getParent();//获取c1这个类加载器的父类加载器 
        System.out.println(c2); 
  } 
}

把以上代码存到d:\my 文件夹下,直接编译,然后在dos模式下运行 

D:\my\java Test 

    。。。AppClassLoader。。。 

    。。。ExtClassLoader。。。 

    Null

 

D:\my

 

注: 。。。表示省略了内容 

可以看出Test是由AppClassLoader加载器加载的 

AppClassLoader的Parent 加载器是 ExtClassLoader

 

但是ExtClassLoader的Parent为 null 是怎么回事呵,朋友们留意的话,前面有提到Bootstrap Loader是用C++语言写的,依java的观点来看,逻辑上并不存在Bootstrap Loader的类实体,所以在java程序代码里试图打印出其内容时,我们就会看到输出为null 

【注:以下内容大部分引用java深度历险】 

弄明白了上面的示例,接下来直接进入类装载的委托模型实例,写两个文件,如下: 

文件:Test1.java 

Public class Test1{ 
    Public static void main(String[] arg){ 
        System.out.println(Test1.class.getClassLoader()); 
        Test2 t2 = new Test2(); 
        T2.print(); 
  } 
}

文件: Test2.java 

Public class Test2{ 
    Public void prin(){ 
        System.out.println(this.getClass().getClassLoader()); 
    } 
}

这两个类的作用就是打印出载入它们的类装载器是谁, 将这两个文件保存到d:\my目录下,编译后,我们在复制两份,分别置于 <JRE所在目录>\classes下(注意,刚开始我们的系统下没有此目录,需自己建立) 与 <JRE所在目录>\lib\ext\classes下(同样注意,开始我们的系统下也没此目录,手工建立), 然后切换到d:\my目录下开始测试,

 

测试一: 

<JRE所在目录>\classes下 

Test1.class 

Test2.class

 

<JRE所在目录>\lib\ext\classes下 

Test1.class 

Test2.class

 

D:\my下 

Test1.class 

Test2.class

 

dos下输入运行命令,结果如下: 

D:\my>java Test1 

Null 

Null

 

D:\my> 

    

    从输出结果我们可以看出,当AppClassLoader要载入Test1.class时,先请其Parent,也就是ExtClassLoader来载 入,而ExtclassLoader又请求其Parent,即Bootstrap Loader来载入Test1.class. 由于 <JRE所在目录>\Classes目录为Bootstrap Loader的搜索路径之一,所以Bootstrap Loader找到了Test1.class,因此将它载入,接着在Test1.class之内有载入Test2.class的需求,由于 Test1.class是由Bootstrap Loader所载入,所以Test2.class内定是由Bootstrap Loader根据其搜索路径来找,因Test2.class也位于Bootstrap Loader可以找到的路径下,所以也被载入了,最后我们看到Test1.class与Test2.class都是由Bootstrap Loader(null)载入。

 

测试二: 

<JRE所在目录>\classes下 

Test1.class

 

<JRE所在目录>\lib\ext\classes下 

Test1.class 

Test2.class

 

D:\my下 

Test1.class 

Test2.class

 

dos下输入运行命令,结果如下: 

D:\my>java Test1 

Null 

Exception in thread “main” java.lang.NoClassdefFoundError:Test2 at Test1.main。。。 

D:\my>

 

    从输出结果我们可以看出,当AppClassLoader要载入Test1.class时,先请其Parent,也就是ExtClassLoader来载 入,而ExtclassLoader又请求其Parent,即Bootstrap Loader来载入Test1.class. 由于 <JRE所在目录>\Classes目录为Bootstrap Loader的搜索路径之一,所以Bootstrap Loader找到了Test1.class,因此将它载入,接着在Test1.class之内有载入Test2.class的需求,由于 Test1.class是由Bootstrap Loader所载入,所以Test2.class内定是由Bootstrap Loader根据其搜索路径来找,但是因为Bootstrap Loader根本找不到Test2.class(被我们删除了),而Bootstrap Loader又没有Parent,所以无法载入Test2.class.最后我们看到Test1.class是由Bootstrap Loader(null)载入,而Test2.class则无法载入

 

测试三 

<JRE所在目录>\classes下

Test2.class

 

<JRE所在目录>\lib\ext\classes下 

Test1.class 

Test2.class

 

D:\my下 

Test1.class 

Test2.class

 

dos下输入运行命令,结果如下: 

D:\my>java Test1 

。。。ExtClassLoader。。。 

Null

 

D:\my>

 

    从输出结果我们可以看出,当AppClassLoader要载入Test1.class时,先请其Parent,也就是ExtClassLoader来载 入,而ExtclassLoader又请求其Parent,即Bootstrap Loader来载入Test1.class.但是Bootstrap Loader无法在其搜索路径下找到Test1.class(被我们删掉了),所以ExtClassLoader只得自己搜索,因此 ExtClassLoader在其搜索路径 <JRE所在目录>\lib\ext\classes下找到了Test1.class,因此将它载入,接着在Test1.class之内有载 入Test2.class的需求,由于Test1.class是由ExtClassLoader所载入,所以Test2.class内定是由 ExtClassLoader根据其搜索路径来找,但是因为ExtClassLoader有Parent,所以先由Bootstrap Loader帮忙寻找,Test2.class位于Bootstrap Loader可以找到的路径下,所以被Bootstrap Loader载入了.最后我们看到Test1.class是由ExtClassLoader载入,而Test2.class则是由Bootstrap Loader(null)载入

 

了解了以上规则,请朋友们自行分析以下场景的执行结果

 

测试四: 

<JRE所在目录>\classes下

<JRE所在目录>\lib\ext\classes下 

Test1.class 

Test2.class

 

D:\my下 

Test1.class 

Test2.class

 

测试五: 

<JRE所在目录>\classes下

<JRE所在目录>\lib\ext\classes下 

Test1.class

 

D:\my下 

Test1.class 

Test2.class

 

测试六: 

<JRE所在目录>\classes下

<JRE所在目录>\lib\ext\classes下

Test2.class

 

D:\my下 

Test1.class 

Test2.class

 

测试七: 

<JRE所在目录>\classes下

<JRE所在目录>\lib\ext\classes下

 

D:\my下 

Test1.class 

Test2.class

 

 

        文章转载地址:http://www.cnblogs.com/zhoubang521/p/5200348.html

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