01、JVM实战：类加载子系统-程序员快看-教程，程序员编程资料站

JVM细节架构图

类加载子系统作用

1、类加载子系统负责从文件系统或者网络中加载class文件，class文件在文件开头有特定的文件标识即16进制CA TE BA BE；
2、加载后的Class类信息存放于一块成为方法区的内存空间。除了类信息之外，方法区还会存放运行时常量池信息，可能还包括字符串字面量和数字常量（这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射）

来一张经典的JVM内存结构图：其中类加载器的工作范围只限于下图的左半部分，不包含调用构造器实例化对象

3.ClassLoader只负责class文件的加载，至于它是否可以运行，则由Execution Engine决定
4.如果调用构造器实例化对象，则其实例存放在堆区

类加载子系统功能细分

1.加载模块

1.通过一个类的全限定明获取定义此类的二进制字节流；
2.将这个字节流所代表的的静态存储结构转化为方法区的运行时数据；
3.在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口

2.链接模块

分为三块，即验证、准备、解析

验证
1、目的在于确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求，保证被加载类的正确性，不会危害虚拟机自身安全；

2、主要包括四种验证，文件格式验证，源数据验证，字节码验证，符号引用验证；

准备
1、为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值，即零值；

2、这里不包含用final修饰的sttic，因为final在编译的时候就会分配了，准备阶段会显式初始化；

3、之类不会为实例变量分配初始化，类变量会分配在方法去中，而实例变量是会随着对象一起分配到java堆中；

解析
1、将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程；

2、事实上，解析操作网晚会伴随着jvm在执行完初始化之后再执行；

3、符号引用就是一组符号来描述所引用的目标符号应用的字面量形式明确定义在《java虚拟机规范》的class文件格式中直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄；

4、解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等对应常量池中的CONSTANT_Class_info/CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info等；

3.初始化模块

初始化阶段就是执行类构造器方法clinit（）的过程
1、 clinit()即“classorinterfaceinitializationmethod”，注意他并不是指构造器init()；

2、此方法不需要定义，是javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来；

3、我们注意到如果没有静态变量c，那么字节码文件中就不会有clinit方法；

构造器方法clinit()中指令按语句在源文件中出现的顺序执行

虚拟机必须保证一个类的clinit()方法在多线程下被同步加锁
即一个类只需被clinit一次，之后该类的内部信息就被存储在方法区。

可以看到线程2并不会重复执行初始化操作

类加载器分类

1、 JVM支持两种类型的加载器，分别为引导类加载器C/C++实现（BootStrapClassLoader）和自定义类加载器由Java实现；

2、从概念上来讲，自定义类加载器一般指的是程序中由开发人员自定义的一类类加载器，但是java虚拟机规范却没有这么定义，而是将所有派生于抽象类ClassLoader的类加载器都划分为自定义类加载器；

3、注意上图中的加载器划分关系为包含关系，并不是继承关系；

4、按照这样的加载器的类型划分，在程序中我们最常见的类加载器是：引导类加载器BootStrapClassLoader、自定义类加载器(ExtensionClassLoader、SystemClassLoader、User-DefinedClassLoader）；

1.自定义类与核心类库的加载器

1.对于用户自定义类来说：将使用系统类System Class Loader加载器中的AppClassLoader进行加载
2.java核心类库都是使用引导类加载器BootStrapClassLoader加载的

/**
 * ClassLoader加载
 */
public class ClassLoaderTest {
   
     
    public static void main(String[] args) {
   
     
        //获取系统类加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

        //获取其上层  扩展类加载器
        ClassLoader extClassLoader = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(extClassLoader);//sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@610455d6

        //获取其上层 获取不到引导类加载器
        ClassLoader bootStrapClassLoader = extClassLoader.getParent();
        System.out.println(bootStrapClassLoader);//null

        //对于用户自定义类来说：使用系统类加载器进行加载
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

        //String 类使用引导类加载器进行加载的  -->java核心类库都是使用引导类加载器加载的
        ClassLoader classLoader1 = String.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);//null获取不到间接证明了String 类使用引导类加载器进行加载的

    }
}

2.虚拟机自带的加载器

启动类加载器（引导类加载器，BootStrap ClassLoader）

1.这个类加载使用C/C++语言实现的，嵌套在JVM内部
2.它用来加载java的核心库（JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar/resources.jar或sun.boot.class.path路径下的内容），用于提供JVM自身需要的类
3.并不继承自java.lang.ClassLoader,没有父加载器
4.加载拓展类和应用程序类加载器，并指定为他们的父加载器，即ClassLoader
5.出于安全考虑，BootStrap启动类加载器只加载包名为java、javax、sun等开头的类

拓展类加载器（Extension ClassLoader）

1.java语言编写，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现。
2.派生于ClassLoader类
3.从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或从JDK的安装目录的jre/lib/ext子目录（扩展目录）下加载类库。如果用户创建的JAR放在此目录下，也会由拓展类加载器自动加载

应用程序类加载器（系统类加载器，AppClassLoader）

1.java语言编写，由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现。
2.派生于ClassLoader类
3.它负责加载环境变量classpath或系统属性 java.class.path指定路径下的类库
4.该类加载器是程序中默认的类加载器，一般来说，java应用的类都是由它来完成加载
5.通过ClassLoader#getSystemClassLoader()方法可以获取到该类加载器

代码演示

/**
 * 虚拟机自带加载器
 */
public class ClassLoaderTest1 {
   
     
    public static void main(String[] args) {
   
     
        System.out.println("********启动类加载器*********");
        URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
        //获取BootStrapClassLoader能够加载的api路径
        for (URL e:urls){
   
     
            System.out.println(e.toExternalForm());
        }

        //从上面的路径中随意选择一个类 看看他的类加载器是什么
        //Provider位于 /jdk1.8.0_171.jdk/Contents/Home/jre/lib/jsse.jar 下，引导类加载器加载它
        ClassLoader classLoader = Provider.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);//null

        System.out.println("********拓展类加载器********");
        String extDirs = System.getProperty("java.ext.dirs");
        for (String path : extDirs.split(";")){
   
     
            System.out.println(path);
        }
        //从上面的路径中随意选择一个类 看看他的类加载器是什么:拓展类加载器
        ClassLoader classLoader1 = CurveDB.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);//sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@4dc63996
    }
}

知识扩展：启动类加载器BootStrapClassLoader能够加载的api路径有

java.util.concurrent包中java.time.、java.util.、java.nio.、java.lang.、java.text.、java.sql.、java.math.*等等都在rt.jar包下。

为什么要使用用户自定义类加载器

1.隔离加载类
2.修改类加载的方式
3.拓展加载源
4.防止源码泄漏

34

1.关于ClassLoader

它是一个抽象类，其后所有的类加载器都继承自它。
常用方法：

2.获取ClassLoader的途径

3、扩展类与系统类加载器间接的继承自ClassLoader

35.双亲委派机制

防止恶意攻击，有父类就是用父类进行加载

例子：

package java.lang;

/**
 * @author ：fan
 * @description: TODO
 * @date ：2020/7/19 11:07
 */
public class String {
   
     
    static {
   
     
        System.out.println("我是自定义的静态代码块");
    }
    //错误: 在类 java.lang.String 中找不到 main 方法
    public static void main(String[] args) {
   
     
        System.out.println("hello,String");
    }
}

由于String由引导类加载器加载，但该加载器没有main方法，所以错误