JVM加载class文件的原理机制

hexiuming 贡献于2013-01-06

作者 Tclsevers  创建于2012-11-29 08:56:00   修改者Tclsevers  修改于2012-11-29 08:57:00字数4330

文档摘要: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。
关键词:

JVM加载class文件的原理机制 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?, ? 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 \classes下(注意,刚开始我们的系统下没有此目录,需自己建立) 与 \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: \classes下 Test1.class Test2.class \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 \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: \classes下 Test1.class \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 \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 \classes下 Test2.class \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 \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: \classes下 \lib\ext\classes下 Test1.class Test2.class D:\my下 Test1.class Test2.class 测试五: \classes下 \lib\ext\classes下 Test1.class D:\my下 Test1.class Test2.class 测试六: \classes下 \lib\ext\classes下 Test2.class D:\my下 Test1.class Test2.class 测试七: \classes下 \lib\ext\classes下 D:\my下 Test1.class Test2.class 以上理解,错漏之处请朋友们及时指出,以免怠误大家

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