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JVM加载class文件的原理机制

2016-11-07 19:22 169 查看

所谓装载就是寻找一个类或是一个接口的二进制形式并用该二进制形式来构造代表这个类或是这个接口的class对象的过程.
在Java中，类装载器把一个类装入Java虚拟机中，要经过三个步骤来完成：装载、链接和初始化,其中链接又可以分成校验、准备、解析
  装载：查找和导入类或接口的二进制数据；
  链接：执行下面的校验、准备和解析步骤，其中解析步骤是可以选择的；
  校验：检查导入类或接口的二进制数据的正确性；
  准备：给类的静态变量分配并初始化存储空间；
  解析：将符号引用转成直接引用；
  初始化：激活类的静态变量的初始化Java代码和静态Java代码块
JVM中类的装载是由ClassLoader和它的子类来实现的,Java ClassLoader 是一个重要的Java运行时系统组件。它负责在运行时查找和装入类文件的类

一个Java应用程序使用两种类型的类装载器：根装载器(bootstrap)和用户定义的装载器(user-defined)。
根装载器以某种默认的方式将类装入，包括那些Java API的类。在运行期间一个Java程序能安装用户自己定义的类装载器。根装载器是虚拟机固有的一部分，而用户定义的类装载器则不是，它是用Java语言写的，被编译成class文件之后然后再被装入到虚拟机，并像其它的任何对象一样可以被实例化。 Java类装载器的体系结构如下所示：
      Bootstrap(根装载器)
        |
      Extension (扩展装载器)
        |
      System
        |
      UserDefine1
         /    \
UserDefine2 UserDefine3
              |
             UserDefine4
Java的类装载模型是一种代理(delegation)模型。当JVM 要求类装载器CL(ClassLoader)装载一个类时,CL首先将这个类装载请求转发给他的父装载器。只有当父装载器没有装载并无法装载这个类时,CL才获得装载这个类的机会。这样, 所有类装载器的代理关系构成了一种树状的关系。树的根是类的根装载器(bootstrap ClassLoader) , 在JVM 中它以"null"表示。除根装载器以外的类装载器有且仅有一个父装载器。在创建一个装载器时, 如果没有显式地给出父装载器, 那么JVM将默认系统装载器为其父装载器

下面针对各种类装载器分别进行详细的说明：
　　根(Bootstrap) 装载器:该装载器没有父装载器，它是JVM实现的一部分，从sun.boot.class.path装载运行时库的核心代码。
　　扩展(Extension) 装载器:继承的父装载器为根装载器，不像根装载器可能与运行时的操作系统有关，这个类装载器是用纯Java代码实现的，它从java.ext.dirs (扩展目录)中装载代码。
　　系统(System or Application) 装载器:装载器为扩展装载器，我们都知道在安装JDK的时候要设置环境变量(CLASSPATH )，这个类装载器就是从java.class.path(CLASSPATH 环境变量)中装载代码的，它也是用纯Java代码实现的，同时还是用户自定义类装载器的缺省父装载器。
　小应用程序(Applet) 装载器: 装载器为系统装载器，它从用户指定的网络上的特定目录装载小应用程序代码。

类装载过程举例：
Web浏览器中的JVM需要装载一个小应用程序TestApplet。JVM调用小应用程序装载器ACL(Applet ClassLoader)来完成装载。ACL首先请求它的父装载器, 即系统装载器装载TestApplet是否装载了这个类, 由于TestApplet不在系统装载器的装载路径中, 所以系统装载器没有找到这个类, 也就没有装载成功。接着ACL自己装载TestApplet。ACL通过网络成功地找到了TestApplet.class 文件并将它导入到了JVM中。在装载过程中, JVM发现TestAppet是从超类java.applet.Applet继承的。所以JVM再次调用ACL来装载java.applet.Applet类。ACL又再次按上面的顺序装载Applet类, 结果ACL发现他的父装载器已经装载了这个类, 所以ACL就直接将这个已经装载的类返回给了JVM , 完成了Applet类的装载。接下来,Applet类的超类也一样处理。最后, TestApplet及所有有关的类都装载到了JVM中

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