Java類加載器

Java類加載器

java虛擬機中可以安裝多個類加載器，系統默認的有3個主要的類加載器。
每一個類加載器負責加載對應位置的類。
BootStrap、ExtClassLoader、AppClassLoader
注：類加載器也是java類，當然也會被類加載器所加載，才能夠被使用，因此有一個特殊的類加載器就是：BootStrap
BootStrap使用C++寫的，在底層去加載java類。因此他不屬於ClassLoader類型

一、Java類加載器的結構

1、那麼類加載器的結構是什麼呢，用以下例子說明：

public static void main(String[] args){
    // TODO Auto-generated method stub
    ClassLoader loader=ClassLoaderTest.class.getClassLoader();//獲取本類的類加載器
    //用循環來獲取類加載器的父加載器
    while(loader!=null){
        System.out.println(loader);
        loader=loader.getParent();
    }
}

結果爲：

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@1372a1a  

sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@ad3ba4

根據結果可以看出：
ClassLoaderTest這個類的加載器是AppClassLoader，也就是說AppClassLoader加載的是設置的classpath下的類；AppClassLoader這個類的父加載器是ExtClassLoader。

2、如果把ClassLoaderTest這個類導出爲jar包，放入jre/lib/ext文件目錄下，又會怎麼樣呢？

這裏寫代碼片則運行結果變成了如下：

sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@ad3ba4

根據結果可以看出：
ExtClassLoader這個加載器負責加載ext文件裏jar包的類；如果同時classpath下也有這個類，AppClassLoader將不會加載，這體現出了類加載器的委託機制。

所謂類加載器的委託機制：在類要加載的時候，默認是用當前類所在的線程中的加載器去加載，這個加載器將會自動的先去委託他的父加載器去找，依次類推。自然會找到最上級，由最上級去找他負責的類加載區，如果有，則加載；如果沒有，則再去讓下一級找…直到由這個類所在線程中的類加載器去加載，如果還是沒有，就會拋出異常：ClassNotFoundException。

這樣做的好處：如果在類加載器指定的目錄下同時存在相同的類，那麼這種機制可以保證從最頂層的類加載器開始加載，不用每一個載器都去加載，這樣就保證了加載完生成字節碼的唯一性，節省了內存空間；減少了加載次數，從而提高了效率。

3、分析三種類加載器的使用場合：

（1）、系統類加載器（應用類加載器）
這個加載器使用java實現，使用廣泛，負責加載classPath中指定的類。具體的使用場合是：加載classPath中指定的而擴展類加載器沒有加載的類。若擴展類加載器加載了classPath中的類，則系統類加載器則沒有機會加載。
用戶定義的類一般都是系統類加載器加載的。
可以通過：ClassLoader.getSystemClassLoader()獲得。
（2）、擴展類加載器
它負責加載Java的標準擴展，一般使用Java實現的，負責加載jre/lib/ext中的類。和普通的類加載器一樣。
可以通過：ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent()獲得。
（3）、引導類加載器。
它負責加載jdk中的系統類，是用C/C++語言實現的。對於java程序無法獲得它，像上文中獲得擴展類加載器的父類加載器是null。像String，Integer，Double類都是由引導類加載器加載的。

二、Java類的加載過程

JVM將類加載過程分爲三個步驟：裝載（Load），鏈接（Link）和初始化(Initialize)鏈接又分爲三個步驟，如下圖所示：

1、 裝載：查找並加載類的二進制數據；

2、鏈接：

驗證：確保被加載類的正確性；
準備：爲類的靜態變量分配內存，並將其初始化爲默認值；
解析：把類中的符號引用轉換爲直接引用；

3、初始化：爲類的靜態變量賦予正確的初始值；

那爲什麼要有驗證這一步驟呢？
首先如果由編譯器生成的class文件，它肯定是符合JVM字節碼格式的，但是萬一有高手自己寫一個class文件，讓JVM加載並運行，用於惡意用途，就不妙了，因此這個class文件要先過驗證這一關，不符合的話不會讓它繼續執行的，也是爲了安全考慮吧。
準備階段和初始化階段看似有點牟盾，其實是不牟盾的，如果類中有語句：private static int a = 10，它的執行過程是這樣的，首先字節碼文件被加載到內存後，先進行鏈接的驗證這一步驟，驗證通過後準備階段，給a分配內存，因爲變量a是static的，所以此時a等於int類型的默認初始值0，即a=0,然後到解析（後面在說），到初始化這一步驟時，才把a的真正的值10賦給a,此時a=10。

三、類的初始化

類什麼時候才被初始化：

1、創建類的實例，也就是new一個對象
2、訪問某個類或接口的靜態變量，或者對該靜態變量賦值
3、調用類的靜態方法
4、反射（Class.forName(“com.lyj.load”)）
5、初始化一個類的子類（會首先初始化子類的父類）
6、JVM啓動時標明的啓動類，即文件名和類名相同的那個類

只有這6中情況纔會導致類的類的初始化。

類的初始化步驟：

1、如果這個類還沒有被加載和鏈接，那先進行加載和鏈接

2、假如這個類存在直接父類，並且這個類還沒有被初始化（注意：在一個類加載器中，類只能初始化一次），那就初始化直接的父類（不適用於接口）

3、加入類中存在初始化語句（如static變量和static塊），那就依次執行這些初始化語句。

四、類的加載

類的加載指的是將類的.class文件中的二進制數據讀入到內存中，將其放在運行時數據區的方法區內，然後在堆區創建一個這個類的Java.lang.Class對象，用來封裝類在方法區類的對象。如下圖

類的加載的最終產品是位於堆區中的Class對象

Class對象封裝了類在方法區內的數據結構，並且向Java程序員提供了訪問方法區內的數據結構的接口

加載類的方式有以下幾種：
1、從本地系統直接加載
2、通過網絡下載.class文件
3、從zip，jar等歸檔文件中加載.class文件
4、從專有數據庫中提取.class文件
5、將Java源文件動態編譯爲.class文件（服務器）