深入Java虚拟机学习——类的加载机制

发表于:2018-3-01 09:08  作者:blueskyli   来源:博客园

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  当看到“类的加载机制”,肯定很多人都在想我平时也不接触啊,工作中无非就是写代码,不会了可以百度,至于类,jvm是怎么加载的我一点也不需要关心。在我刚开始工作的时候也觉得这些底层的内容距离我还很遥远,根本不用关系,可是随着做开发的时间越来越长,慢慢的已经意识到虚拟机相关要领的重要性。一直想写篇和虚拟机相关的文章,无奈之前由于各种原因一直没写,年初工作还不是很忙,抽时间来慢慢完善jvm的内容。
  好了,不说废话了,大家一起来看下代码吧,都来猜猜下面的两份代码的执行结果是什么?
1 class Singleton
2 {
3     private static Singleton singleton = new Singleton();
4     public static int counter1;
5     public static int counter2=0;
6
7     private Singleton(){
8         counter1++;
9         counter2++;
10     }
11
12     public static Singleton getInstance(){
13         return singleton;
14     }
15 }
16
17 public class Demo
18 {
19    public static void main(String[] args){
20        Singleton singleton=Singleton.getInstance();
21        System.out.println("counter1:"+singleton.counter1);
22        System.out.println("counter2:"+singleton.counter2);
23     }
24 }
 
1 class Singleton
2 {
3     public static int counter1;
4     public static int counter2=0;
5     private static Singleton singleton = new Singleton();
6
7     private Singleton(){
8         counter1++;
9         counter2++;
10     }
11
12     public static Singleton getInstance(){
13         return singleton;
14     }
15 }
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17 public class Demo
18 {
19    public static void main(String[] args){
20        Singleton singleton=Singleton.getInstance();
21        System.out.println("counter1:"+singleton.counter1);
22        System.out.println("counter2:"+singleton.counter2);
23     }
24 }
 
  看到这样的结果,不知道你有没有意外呢?看完我的这几篇文章后聪明的你一看就明白是怎么回事了。
  java虚拟机与程序的生命周期
  - 执行了System.exit()方法
  - 程序正常执行结束
  - 程序在执行过程中遇到了异常或错误而终止
  - 由于操作系统出现错误导致java虚拟机进程终止
  在如上几种情况下,java虚拟机将结束自己的生命周期
  类的生命周期
  类从被加载到虚拟机内存中开始,到卸载出内存为止,它的整个生命周期包括:加载(Loading)、验证(Verification)、准备(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)和卸载(Unloading)7个阶段。其中准备、验证、解析3个部分统称为连接(Linking)。如图所示。
  加载、验证、准备、初始化和卸载这5个阶段的顺序是确定的,类的加载过程必须按照这种顺序按部就班地开始,而解析阶段则不一定:它在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始,这是为了支持Java语言的运行时绑定(也称为动态绑定或晚期绑定)。
  加载
  查找并加载类的二进制数据,加载是类加载过程中的第一个阶段,在加载阶段,虚拟机需要完成以下三件事情:
  · 类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读取到内存中
  · 将其放在运行时数据区的方法区内,
  · 然后在堆区创建一个java.lang.Class对象,用来封装类在方法区内的数据结构
  类加载的最终产品书位于堆区中的Class对象
  Class对象封装了类在方法区内的数据结构,并像java程序员提供了访问方法去内的数据结构的接口。
  Java程序对类的使用方式可以分为两种:
  -主动使用(六种)
  1,创建类的实例
  2,访问某个类活接口的静态变量,或者对该静态变量赋值
  3,调用类的静态方法
  4,反射(Class.forName(“com.jack.test”))
  5,初始化一个类的子类
  6,Java虚拟机启动时被标明为启动类的类
  -被动使用(除以上6种情况外,其他情况均为被动使用)
  类加载器并不需要等到某个类被“首次主动使用”时再加载它,JVM规范允许类加载器在预料某个类将要被使用时就预先加载它,如果在预先加载的过程中遇到了.class文件缺失或存在错误,类加载器必须在程序首次主动使用该类时才报告错误(LinkageError错误),如果这个类一直没有被程序主动使用,那么类加载器就不会报告错误。
  加载.class文件的方式:
  · 从本地系统中直接加载
  · 通过网络下载.class文件
  · 从zip,jar等归档文件中加载.class文件
  · 从专有数据库中提取.class文件
  · 将Java源文件动态编译为.class文件
  类加载器
  不同的类加载器负责的组件不同,可分为2种类型
  · 自定义类加载器(java.lang.classLoader的自来)
  · java虚拟机自带类加载器
  java虚拟机自带类加载器按类型又可分为三种类型:
  · 启动类加载器:Bootstrap ClassLoader    C/C++实现的  负责加载存放在JDK\jre\lib(JDK代表JDK的安装目录,下同)下,或被-Xbootclasspath参数指定的路径中的,并且能被虚拟机识别的类库(如rt.jar,所有的java.开头的类均被Bootstrap ClassLoader加载)。启动类加载器是无法被Java程序直接引用的。
  · 扩展类加载器:Extension ClassLoader    使用java代码实现 该加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现,它负责加载JDK\jre\lib\ext目录中,或者由java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库(如javax.开头的类),开发者可以直接使用扩展类加载器。
  · 应用程序类加载器:Application ClassLoader    使用java代码实现 该类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader来实现,它负责加载用户类路径(ClassPath)所指定的类,开发者可以直接使用该类加载器,如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器,一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。
  双亲委派模型
  双亲委派模型的工作流程是:如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是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应该被传递到顶层的启动类加载器中,只有当父加载器在它的搜索范围中没有找到所需的类时,即无法完成该加载,子加载器才会尝试自己去加载该类。
  双亲委派机制:
  · 当AppClassLoader加载一个class时,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是把类加载请求委派给父类加载器ExtClassLoader去完成。
  · 当ExtClassLoader加载一个class时,它首先也不会自己去尝试加载这个类,而是把类加载请求委派给BootStrapClassLoader去完成。
  · 如果BootStrapClassLoader加载失败(例如在$JAVA_HOME/jre/lib里未查找到该class),会使用ExtClassLoader来尝试加载;
  · 若ExtClassLoader也加载失败,则会使用AppClassLoader来加载,如果AppClassLoader也加载失败,则会报出异常ClassNotFoundException。
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