一個(gè)運(yùn)行時(shí)的Java虛擬機(jī)(JVM)負(fù)責(zé)運(yùn)行一個(gè)Java程序。

　　當(dāng)啟動(dòng)一個(gè)Java程序時(shí)，一個(gè)虛擬機(jī)實(shí)例誕生；當(dāng)程序關(guān)閉退出，這個(gè)虛擬機(jī)實(shí)例也就隨之消亡。

　　如果在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)Java程序，將得到多個(gè)Java虛擬機(jī)實(shí)例，每個(gè)Java程序都運(yùn)行于它自己的Java虛擬機(jī)實(shí)例中。

?

　　在如下幾種情況下，Java虛擬機(jī)將結(jié)束生命周期：

　　1.執(zhí)行了System.exit()方法

　　2.程序正常執(zhí)行結(jié)束

　　3.程序在執(zhí)行過程中遇到了異常或錯(cuò)誤而異常終止

　　4.由于操作系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致Java虛擬機(jī)進(jìn)程終止

類的生命周期

類的加載

xx.class的字節(jié)碼文件，把字節(jié)碼文件加載到方法區(qū)中

類的加載指的是將類的.class文件中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中，將其放在運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)內(nèi)，然后在堆區(qū)創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class對象，用來封裝類在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

加載.class文件的方式

　　1.從本地系統(tǒng)中直接加載

　　2.通過網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)庫中提取.class文件

　　5.將Java源文件動(dòng)態(tài)編譯為.class文件

　　類的加載的最終產(chǎn)品是位于堆區(qū)中的Class對象。

　　Class對象封裝了類在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且向Java程序員提供了訪問方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口。

?

連接（驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析）

連接就是將已經(jīng)讀入到內(nèi)存的類的二進(jìn)制數(shù)據(jù)合并到虛擬機(jī)的運(yùn)行時(shí)環(huán)境中去。

驗(yàn)證：驗(yàn)證字節(jié)碼文件的準(zhǔn)確性。

類的驗(yàn)證內(nèi)容：

　　1.類文件的結(jié)構(gòu)檢查

　　確保類文件遵從Java類文件的固定格式。

　　2.語義檢查

　　確保類本身符合Java語言的語法規(guī)定，比如驗(yàn)證final類型的類沒有子類，以及final類型的方法沒有被覆蓋。

　　注意，語義檢查的錯(cuò)誤在編譯器編譯階段就會(huì)通不過，但是如果有程序員通過非編譯的手段生成了類文件，其中有可能會(huì)含有語義錯(cuò)誤，此時(shí)的語義檢查主要是防止這種沒有編譯而生成的class文件引入的錯(cuò)誤。

　　3.字節(jié)碼驗(yàn)證

　　確保字節(jié)碼流可以被Java虛擬機(jī)安全地執(zhí)行。

　　字節(jié)碼流代表Java方法(包括靜態(tài)方法和實(shí)例方法)，它是由被稱作操作碼的單字節(jié)指令組成的序列，每一個(gè)操作碼后都跟著一個(gè)或多個(gè)操作數(shù)。

　　字節(jié)碼驗(yàn)證步驟會(huì)檢查每個(gè)操作碼是否合法，即是否有著合法的操作數(shù)。

　　4.二級(jí)制兼容性的驗(yàn)證

　　確保相互引用的類之間的協(xié)調(diào)一致。

　　例如，在Worker類的gotoWork()方法中會(huì)調(diào)用Car類的run()方法，Java虛擬機(jī)在驗(yàn)證Worker類時(shí)，會(huì)檢查在方法區(qū)內(nèi)是否存在Car類的run()方法，假如不存在(當(dāng)Worker類和Car類的版本不兼容就會(huì)出現(xiàn)這種問題)，就會(huì)拋出NoSuchMethodError錯(cuò)誤。

準(zhǔn)備：給類變量（靜態(tài)變量）分配空間并且進(jìn)行默認(rèn)初始化。

在準(zhǔn)備階段，Java虛擬機(jī)為類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存，并設(shè)置默認(rèn)的初始值。

　　例如對于以下Sample類，在準(zhǔn)備階段，將為int類型的靜態(tài)變量a分配4個(gè)字節(jié)的內(nèi)存空間，并且賦予默認(rèn)值0，為long類型的靜態(tài)變量b分配8個(gè)字節(jié)的內(nèi)存空間，并且賦予默認(rèn)值0。

public class Sample {private static int a = 1;private static long b;static {b = 2;} }

解析：把字節(jié)碼中的一些符號(hào)轉(zhuǎn)換成指針

在解析階段，Java虛擬機(jī)會(huì)把類的二級(jí)制數(shù)據(jù)中的符號(hào)引用替換為直接引用。

　　例如在Worker類的gotoWork()方法中會(huì)引用Car類的run()方法。

public void gotoWork() {car.run();// 這段代碼在Worker類的二進(jìn)制數(shù)據(jù)中表示為符號(hào)引用 }

　　在Worker類的二進(jìn)制數(shù)據(jù)中，包含了一個(gè)對Car類的run()方法的符號(hào)引用，它由run()方法的全名和相關(guān)描述符組成。

　　在解析階段，Java虛擬機(jī)會(huì)把這個(gè)符號(hào)引用替換為一個(gè)指針，該指針指向Car類的run()方法在方法區(qū)內(nèi)的內(nèi)存位置，這個(gè)指針就是直接引用。

初始化

類變量（靜態(tài)變量）進(jìn)行聲明處或靜態(tài)塊處初始化。

類的初始化步驟

　　1.假如這個(gè)類還沒有被加載和連接，那就先進(jìn)行加載和連接。

　　2.假如類存在直接的父類，并且這個(gè)父類還沒有被初始化，那就先初始化直接的父類。

　　3.假如類中存在初始化語句，那就依次執(zhí)行這些初始化語句。

類的初始化時(shí)機(jī)

Java程序?qū)︻惖氖褂梅绞娇梢苑譃閮煞N：

　　1.主動(dòng)使用

　　2.被動(dòng)使用

　　所有的Java虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)必須在每個(gè)類或接口被Java程序首次主動(dòng)使用時(shí)才初始化它們。

主動(dòng)使用的六種情況：

　　1.創(chuàng)建類的實(shí)例。

　　2.訪問某個(gè)類或接口的靜態(tài)變量，或者對該靜態(tài)變量賦值。

　　3.調(diào)用類的靜態(tài)方法

　　4.當(dāng)使用反射方法強(qiáng)制創(chuàng)建某個(gè)類或接口的對象時(shí)

　　5.當(dāng)初始化某個(gè)子類時(shí)，該子類的所有父類都會(huì)被初始化

　　6.當(dāng)虛擬機(jī)Java命令運(yùn)行啟動(dòng)類

除了以上六種情況，其他使用Java類的方式都被看作是對類的被動(dòng)使用，都不會(huì)導(dǎo)致類的初始化。

使用

調(diào)用類中的方法

卸載

類的加載器

根類加載器

Bootstrap、ClassLoader

負(fù)責(zé)加載核心類庫 lib下（C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib），是用原生代碼來實(shí)現(xiàn)的（C實(shí)現(xiàn)的），并不繼承自java.lang.ClassLoader。

加載擴(kuò)展類和應(yīng)用程序類加載器，并指定它們的父類加載器。

擴(kuò)展類加載器

Extension ClassLoader，父類是根類加載器

用來加載java的擴(kuò)展庫（JAVA_HOME/jre/lib/ext/*.jar,或java.ext.dirs路徑下的內(nèi)容）java虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)會(huì)提供一個(gè)擴(kuò)展庫目錄。該類加載器在此目錄里面查找并加載java類。

由sun.miscLauncher$ExtClassLoader實(shí)現(xiàn)，繼承自java.lang.ClassLoader

系統(tǒng)類加載器

System ClassLoader，父類是擴(kuò)展類加載器

負(fù)責(zé)加載自己編寫的類 classpath下

自定義類加載器

負(fù)責(zé)加載非classpath下的自己編寫的類，父類是系統(tǒng)類加載器

public static void main(String[] args) {//AppClassLoader 系統(tǒng)類加載器System.out.println(TestLoader1.class.getClassLoader());//ExtClassLoader 擴(kuò)張類加載器System.out.println(TestLoader1.class.getClassLoader().getParent());//null根類加載器無法查看System.out.println(TestLoader1.class.getClassLoader().getParent().getParent()); }

類加載的父委托機(jī)制

　　loader2首先從自己的命名空間中查找Sample類是否已經(jīng)被加載，如果已經(jīng)加載，就直接返回代表Sample類的Class對象的引用。

　　如果Sample類還沒有被加載，loader2首先請求loader1代為加載，loader1再請求系統(tǒng)類加載器代為加載，系統(tǒng)類加載器再請求擴(kuò)展類加載器代為加載，擴(kuò)展類加載器再請求根類加載器代為加載。

　　若根類加載器和擴(kuò)展類加載器都不能加載，則系統(tǒng)類加載器嘗試加載，若能加載成功，則將Sample類所對應(yīng)的Class對象的引用返回給loader1，loader1再返回給loader2，從而成功將Sample類加載進(jìn)虛擬機(jī)。

　　若系統(tǒng)加載器不能加載Sample類，則loader1嘗試加載Sample類，若loader1也不能成功加載，則loader2嘗試加載。

　　若所有的父加載器及l(fā)oader2本身都不能加載，則拋出ClassNotFoundException異常。

　　總結(jié)下來就是：

　　每個(gè)加載器都優(yōu)先嘗試用父類加載，若父類不能加載則自己嘗試加載；若成功則返回Class對象給子類，若失敗則告訴子類讓子類自己加載。所有都失敗則拋出異常。

類加載器的工作原理

類加載器的工作原理基于三個(gè)機(jī)制：委托、可見性和單一性。

委托機(jī)制

當(dāng)一個(gè)類加載和初始化的時(shí)候，類僅在有需要加載的時(shí)候被加載。假設(shè)你有一個(gè)應(yīng)用需要的類叫作Abc.class，首先加載這個(gè)類的請求由Application類加載器委托給它的父類加載器Extension類加載器，然后再委托給Bootstrap類加載器。Bootstrap類加載器會(huì)先看看rt.jar中有沒有這個(gè)類，因?yàn)椴]有這個(gè)類，所以這個(gè)請求由回到Extension類加載器，它會(huì)查看jre/lib/ext目錄下有沒有這個(gè)類，如果這個(gè)類被Extension類加載器找到了，那么它將被加載，而Application類加載器不會(huì)加載這個(gè)類；而如果這個(gè)類沒有被Extension類加載器找到，那么再由Application類加載器從classpath中尋找。記住classpath定義的是類文件的加載目錄，而PATH是定義的是可執(zhí)行程序如javac，java等的執(zhí)行路徑。

可見性機(jī)制

根據(jù)可見性機(jī)制，子類加載器可以看到父類加載器加載的類，而反之則不行。所以下面的例子中，當(dāng)Abc.class已經(jīng)被Application類加載器加載過了，然后如果想要使用Extension類加載器加載這個(gè)類，將會(huì)拋出java.lang.ClassNotFoundException異常。

package test;import java.util.logging.Level;import java.util.logging.Logger;/*** Java program to demonstrate How ClassLoader works in Java,* in particular about visibility principle of ClassLoader.** @author Javin Paul*/public class ClassLoaderTest {public static void main(String args[]) {try { //printing ClassLoader of this classSystem.out.println("ClassLoaderTest.getClass().getClassLoader() : "+ ClassLoaderTest.class.getClassLoader());//trying to explicitly load this class again using Extension class loaderClass.forName("test.ClassLoaderTest", true, ClassLoaderTest.class.getClassLoader().getParent());} catch (ClassNotFoundException ex) {Logger.getLogger(ClassLoaderTest.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);}}}

輸出

ClassLoaderTest.getClass().getClassLoader() : sun.misc.Launcher$AppClassLoader@601bb1 16/08/2012 2:43:48 AM test.ClassLoaderTest main SEVERE: null java.lang.ClassNotFoundException: test.ClassLoaderTestat java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:202)at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:190)at sun.misc.Launcher$ExtClassLoader.findClass(Launcher.java:229)at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:306)at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:247)at java.lang.Class.forName0(Native Method)at java.lang.Class.forName(Class.java:247)at test.ClassLoaderTest.main(ClassLoaderTest.java:29)

單一性機(jī)制

根據(jù)這個(gè)機(jī)制，父加載器加載過的類不能被子加載器加載第二次。雖然重寫違反委托和單一性機(jī)制的類加載器是可能的，但這樣做并不可取。你寫自己的類加載器的時(shí)候應(yīng)該嚴(yán)格遵守這三條機(jī)制。

如何顯式的加載類

Java提供了顯式加載類的API：Class.forName(classname)和Class.forName(classname, initialized, classloader)。就像上面的例子中，你可以指定類加載器的名稱以及要加載的類的名稱。類的加載是通過調(diào)用java.lang.ClassLoader的loadClass()方法，而loadClass()方法則調(diào)用了findClass()方法來定位相應(yīng)類的字節(jié)碼。在這個(gè)例子中Extension類加載器使用了java.net.URLClassLoader，它從JAR和目錄中進(jìn)行查找類文件，所有以”/”結(jié)尾的查找路徑被認(rèn)為是目錄。如果findClass()沒有找到那么它會(huì)拋出java.lang.ClassNotFoundException異常，而如果找到的話則會(huì)調(diào)用defineClass()將字節(jié)碼轉(zhuǎn)化成類實(shí)例，然后返回。

什么地方使用類加載器

類加載器是個(gè)很強(qiáng)大的概念，很多地方被運(yùn)用。最經(jīng)典的例子就是AppletClassLoader，它被用來加載Applet使用的類，而Applets大部分是在網(wǎng)上使用，而非本地的操作系統(tǒng)使用。使用不同的類加載器，你可以從不同的源地址加載同一個(gè)類，它們被視為不同的類。J2EE使用多個(gè)類加載器加載不同地方的類，例如WAR文件由Web-app類加載器加載，而EJB-JAR中的類由另外的類加載器加載。有些服務(wù)器也支持熱部署，這也由類加載器實(shí)現(xiàn)。你也可以使用類加載器來加載數(shù)據(jù)庫或者其他持久層的數(shù)據(jù)。

?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Day18 （一）类的加载器的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。