jvm基础三——类加载器

作者：AllinToyou | 2024-04-10 08:54:28

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jvm基础三——类加载器

类加载器

在Java中，类加载器（Class Loader）是Java虚拟机（JVM）的一部分，负责将类文件（.class文件）加载到JVM中，使得程序能够使用这些类。类加载器在Java中具有重要的作用，它的主要任务包括：

加载（Loading）：找到并加载类文件的字节码数据。类加载器根据类的全限定名（Fully Qualified Name）来查找并读取对应的类文件。

链接（Linking）：链接包括验证、准备和解析这三个步骤。

验证（Verification）：确保类文件的字节码符合JVM规范，并且安全地加载到JVM中。
准备（Preparation）：为类的静态变量分配内存，并设置默认初始值。
解析（Resolution）：将符号引用转换为直接引用。

初始化（Initialization）：对类进行初始化，包括执行静态代码块和初始化静态变量等。

Java的类加载器采用了双亲委派模型（Parent Delegation Model）。根据这个模型，当需要加载一个类时，类加载器首先会委派给父类加载器加载，只有在父类加载器无法加载该类时，才会尝试自己加载。这种层次化的类加载器体系保证了类的统一性和安全性，同时也避免了类的重复加载。

Java中的类加载器可以分为以下几种类型：

Bootstrap Class Loader（引导类加载器）：是JVM的一部分，它负责加载JVM自身需要的类，包括java.lang包中的类。它是用本地代码（Native Code）实现的，无法直接在Java中获取对其的引用。

Extension Class Loader（扩展类加载器）：负责加载Java的扩展库，位于JRE的lib/ext目录下的类。它是由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader类实现的，是Bootstrap Class Loader的子类。

Application Class Loader（应用程序类加载器）：也叫系统类加载器，负责加载应用程序中的类。它是由sun.misc.Launcher$AppClassLoader类实现的，是Extension Class Loader的子类。

自定义类加载器：Java允许用户自定义类加载器，继承自java.lang.ClassLoader类，实现自定义的加载逻辑。通过自定义类加载器，可以实现一些特殊的类加载需求，比如从网络、数据库或其他非标准位置加载类。

Java的类加载器机制为Java程序提供了灵活性和安全性，可以根据不同的需求扩展或自定义类加载器，实现各种复杂的类加载逻辑

类加载器的双亲委派机制

Java中的类加载器采用了双亲委派机制（Parent Delegation Model），这是一种类加载器的工作原则，用于保证类加载的统一性和安全性。该机制基于一个简单的原则：除非父类加载器无法加载该类，否则由父类加载器加载。

下面是双亲委派机制的工作流程：

当一个类加载器收到加载类的请求时，它首先不会自己尝试去加载这个类，而是把请求委托给父类加载器去完成。

每个类加载器都会把加载请求向上委托给父类加载器，直到达到顶层的引导类加载器（Bootstrap Class Loader）。

如果父类加载器可以加载这个类，就成功返回；如果父类加载器无法加载，子类加载器才会尝试自己去加载这个类。

这种机制的优势在于确保了Java核心库的一致性：无论哪个类加载器加载一个类，最终被加载的类都是相同的。这样可以避免在不同的类加载器下出现同名类的冲突问题。

双亲委派机制还提高了安全性。因为在这种机制下，Java类的加载都是从根加载器开始的，根加载器只加载标准的核心Java类库，不会加载应用程序的类。这样可以防止应用程序通过替换核心Java类库中的类来破坏JVM的稳定性和安全性。

总的来说，双亲委派机制保证了类加载的一致性、安全性和稳定性，是Java类加载机制的核心之一。

打破

尽管双亲委派机制在大多数情况下都是非常有用的，但在某些特殊情况下，可能需要打破双亲委派机制。打破双亲委派机制通常是为了实现一些特殊的类加载需求，比如热部署、动态更新等。

在Java中，要打破双亲委派机制，一般需要自定义类加载器，并重写其加载类的方法。下面是一种可能的方法：

自定义类加载器：继承自 ClassLoader 类，并重写 loadClass() 方法。

在 loadClass() 方法中，根据需要的加载策略，决定是否调用父类加载器的 loadClass() 方法。

如果需要打破双亲委派机制，可以在自定义类加载器的 loadClass() 方法中直接加载指定类，而不是委托给父类加载器。

下面是一个简单的示例代码，演示如何打破双亲委派机制：
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
 
    @Override
    public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        if (name.startsWith("com.example")) {
            // 对于指定的类，直接由自定义类加载器加载
            return findClass(name);
        }
        // 其他类委托给父类加载器加载
        return super.loadClass(name);
    }
 
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        // 实现自定义的类加载逻辑，比如从文件或网络加载类的字节码数据
        // 这里只是一个简单示例，实际应用中需要根据具体需求实现
        byte[] classData = getClassData(name);
        if (classData == null) {
            throw new ClassNotFoundException(name);
        }
        return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
    }
 
    // 实现获取类字节码数据的方法，这里只是一个简单示例，实际应用中需要根据具体需求实现
    private byte[] getClassData(String name) {
        // 从指定的位置获取类字节码数据
        // 这里可以是文件、网络等来源
        return null;
    }
}
在上面的示例中，自定义了一个 MyClassLoader 类继承自 ClassLoader，重写了 loadClass() 方法和 findClass() 方法。在 loadClass() 方法中，指定了对于以 "com.example" 开头的类，直接由自定义类加载器加载，而对于其他类，委托给父类加载器加载。在 findClass() 方法中，实现了加载类的具体逻辑，可以从指定的位置获取类的字节码数据并定义类。

需要注意的是，打破双亲委派机制可能会导致类加载冲突和安全问题，因此应谨慎使用，并确保了解其潜在的影响。