JVM類載入器及Java類的生命週期

標籤：nbsp   sys   scl   https   實現   請求   emc   就是   異常   

預定義類載入器（三種）：

啟動（Bootstrap）類載入器：
　　是用本地代碼實現的類裝入器，它負責將<Java_Runtime_Home>/lib下面的類庫載入到記憶體中（比如rt.jar）。
由於引導類載入器涉及到虛擬機器本地實現細節，開發人員無法直接擷取到啟動類載入器的引用，所以不允許直接通過引用進行操作。
擴充擴充（Extension）類載入器：
　　是由 Sun 的 ExtClassLoader（sun.misc.Launcher$ExtClassLoader）實現的。它負責將< Java_Runtime_Home >/lib/ext或者由系統變數java.ext.dir指定位置中的類庫載入到記憶體中。開發人員可以直接使用標準擴充類載入器。
系統（System）類載入器：

　　是由 Sun 的 AppClassLoader（sun.misc.Launcher$AppClassLoader）實現的。它負責將系統類別路徑（CLASSPATH）中指定的類庫載入到記憶體中。開發人員可以直接使用系統類別載入器。

雙親委派機制：
　　某個特定的類載入器在接到載入類的請求時，首先將載入任務委託給父類載入器，依次遞迴，如果父類載入器可以完成類載入任務，就成功返回；只有父類載入器無法完成此載入任務時，才自己去載入。這是一種代理方式。

雙親委派意義：
　　系統類別防止記憶體中出現多份同樣的位元組碼
　　保證Java程式安全穩定運行

線程上下文類載入器（特殊）：
　　破壞了“雙親委派模型”，可以在執行線程中拋棄雙親委派載入鏈模式，使程式可以逆向使用類載入器。
類 java.lang.Thread中的方法 getContextClassLoader()和 setContextClassLoader(ClassLoader cl)用來擷取和設定線程的上下文類載入器。
如果沒有通過 setContextClassLoader(ClassLoader cl)方法進行設定的話，線程將繼承其父線程的上下文類載入器。Java 應用啟動並執行初始線程的上下文類載入器是系統類別載入器。線上程中啟動並執行代碼可以通過此類載入器來載入類和資源。

1.當高層提供了統一介面讓低層去實現，同時又要是在高層載入（或執行個體化）低層的類時，必須通過線程上下文類載入器來協助高層的ClassLoader找到並載入該類。
2.當使用本類託管類載入，然而載入本類的ClassLoader未知時，為了隔離不同的調用者，可以取調用者各自的線程上下文類載入器代為託管。

 

幾點問題：

　　啟動（Bootstrap）類載入器它用來載入 Java 的核心庫，是用原生代碼來實現的，並不繼承自 java.lang.ClassLoader。

　　JAVA 虛擬機器是如何判定兩個 Java 類是相同的？

　　JAVA 虛擬機器不僅要看類的全名是否相同，還要看載入此類的類載入器是否一樣。只有兩者都相同的情況，才認為兩個類是相同的。即便是同樣的位元組代碼，被不同的類載入器載入之後所得到的類，也是不同的。

eg：

public void testClassIdentity() {    String classDataRootPath = "C:\\workspace\\Classloader\\classData";    FileSystemClassLoader fscl1 = new FileSystemClassLoader(classDataRootPath);    FileSystemClassLoader fscl2 = new FileSystemClassLoader(classDataRootPath);    String className = "com.example.Sample";       try {        Class<?> class1 = fscl1.loadClass(className);        Object obj1 = class1.newInstance();        Class<?> class2 = fscl2.loadClass(className);        Object obj2 = class2.newInstance();        Method setSampleMethod = class1.getMethod("setSample", java.lang.Object.class);        setSampleMethod.invoke(obj1, obj2);    } catch (Exception e) {        e.printStackTrace();    } }

　　代碼中使用了類 FileSystemClassLoader的兩個不同執行個體來分別載入類 com.example.Sample，得到了兩個不同的 java.lang.Class的執行個體，接著通過 newInstance()方法分別產生了兩個類的對象 obj1和 obj2，最後通過 Java 的反射 API 在對象 obj1上調用方法 setSample，試圖把對象 obj2賦值給 obj1內部的 instance對象

運行結果
java.lang.reflect.InvocationTargetException
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:39)
at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:25)
at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:597)
at classloader.ClassIdentity.testClassIdentity(ClassIdentity.java:26)
at classloader.ClassIdentity.main(ClassIdentity.java:9)
Caused by: java.lang.ClassCastException: com.example.Sample
cannot be cast to com.example.Sample
at com.example.Sample.setSample(Sample.java:7)
... 6 more

　　給出的運行結果可以看到，運行時拋出了 java.lang.ClassCastException異常。雖然兩個對象 obj1和 obj2的類的名字相同，但是這兩個類是由不同的類載入器執行個體來載入的，因此不被 JAVA 虛擬機器認為是相同的。

 

Java類的生命週期：

　　類從被載入到虛擬機器記憶體中開始，到卸載出記憶體為止，它的整個生命週期包括：載入（Loading）、驗證（Verification）、準備(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)和卸載(Unloading)7個階段。其中準備、驗證、解析3個部分統稱為串連（Linking）。

載入（Loading）：

　　就是將源檔案的class檔案找到類的資訊將其載入到方法區中，
然後在堆區中執行個體化一個java.lang.Class對象，作為方法區中這個類的資訊的入口。

串連（Linking）：
　　驗證：確定該類是否符合java語言的規範，有沒有屬性和行為的重複，繼承是否合理，總之，就是保證jvm能夠執行
　　準備：主要做的就是為由static修飾的成員變數分配記憶體，並設定預設的初始值
　　　　（1.八種基礎資料型別 (Elementary Data Type)預設的初始值是0
   　　　　2.參考型別預設的初始值是null
   　　　　3.有static final修飾的會直接賦值，例如：static final int x=10；則預設就是10.）
　　解析：這一階段的任務就是把常量池中的符號引用轉換為直接引用，說白了就是jvm會將所有的類或介面名、欄位名、方法名轉換為具體的記憶體位址。

初始化(Initialization)
　　這個階段就是將靜態變數（類變數）賦值的過程，即只有static修飾的才能被初始化，執行的順序就是：
父類靜態域或著靜態代碼塊，然後是子類靜態域或者子類靜態代碼塊

使用(Using)
　　在類的使用過程中依然存在三步：對象執行個體化、垃圾收集、對象終結

卸載(Unloading)
　　類的生命週期走到了最後一步，程式中不再有該類的引用，該類也就會被JVM執行記憶體回收，從此生命結束。

參考文章：

https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/

http://blog.csdn.net/yangcheng33/article/details/52631940

 

JVM類載入器及Java類的生命週期