学校校园网站建设方案,常德网站建设费用,桂林市做网站的公司,天辰建设信息网文章目录类的加载1、Java程序如何运行2、Java字节码文件3、类加载4、类加载的过程5、类加载器6、类的加载方式7、类的加载机制8、双亲委派机制9、破坏双亲委派机制类的加载 1、Java程序如何运行 首先通过Javac命令将.java文件编译生成.class字节码文件。 Javac是Java编译命令编译过程分为四步。 词法解析通过空格分隔出单词、操作符、控制符等信息形成信息流传递给语法解析器。语法解析将信息流按照Java语法规则组装成语法树。语义分析检查类型是否匹配、关键词是否使用合理、作用域是否正确等。字节码生产将经过1、2、3步骤生产的新型转换为字节码。 .class文件加载到JVM中经过一系列类加载流程由解释器解释执行和JIT即时编译器将字节码文件编译成本地机器码执行。 字节码必须通过类加载机制加载到JVM后方能执行执行有三种模式解释执行、JIT编译执行、JIT编译和解释器混合执行主流JVM默认执行的方式。混合模式优势在于解释器在启动时先解释执行节省编译时间。 解释执行 来一行代码解释一行大部分不常用的代码采用此种方式 即时编译 对于部分热点代码虚拟机将该部分字节码编译生成机器指令以提高Java虚拟机的运行效率 CPU调度线程执行本地机器码 2、Java字节码文件
Class文件本质上是一个以字节为基础单位的二进制流各个数据项目严格按照顺序紧凑的排列在class文件中。JVM根据其特定的规则解析该二进制数据从而得到相关信息。Class文件采用一种伪结构来存储数据它有两种类型无符号数和表。
Class文件的结构属性
魔数与class文件的版本class文件头4个字节称为魔数是class文件的标识常量池class文件的资源仓库存储变量的属性、类型和名称方法的属性、类型和名称等。访问标志表示该class的属性和访问类型比如class是类还是接口访问类型是public、private类型是否被标记为final类索引、父类索引、接口索引一种描述的数据项目class文件凭此确定类的继承和实现关系字段表属性描述类或接口中声明的变量。比如变量的作用域public、private、protected、是否是静态变量static、可变性final、数据类型基本数据类型、对象、数组等方法表属性描述方法的类型、作用域、返回值、参数、是否是重写或重载属性表属性描述某些场景专有的信息。比如字段表中的特殊属性、方法表中的特殊属性。 3、类加载
Class 文件中描述的各类信息都需要加载到虚拟机后才能使用。JVM 把描述类的数据从 Class 文件加载到内存并对数据进行加载、验证、解析和初始化最终形成可以被虚拟机直接使用的 数据类型这个过程称为虚拟机的类加载过程。
与编译时需要连接的语言不同Java 中类型的加载、连接和初始化都是在运行期间完成的这增加了性能开销但却提供了极高的扩展性Java 动态扩展的语言特性就是依赖运行期动态加载和连接实现的。 4、类加载的过程
一个类从被加载到虚拟机内存开始到卸载出内存为止整个生命周期经历加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载七个阶段其中验证、解析和初始化三个部分称为连接。加载、验证、准备、初始化阶段开始的先后顺序是确定的解析则不一定可能在初始化之后再开始这是为了支持 Java 语言的动态绑定。 加载查找并加载类的二进制数据 在加载阶段虚拟机需要完成以下三个步骤 通过一个类的全限定名来获取其定义的二进制字节流。将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构。在Java堆内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象作为对方法区中这些数据的访问入口。 验证 确保被加载类的正确性 确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求并且不会危害虚拟机自身的安全。验证分为4个阶段文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证。 验证阶段是非常重要的但不是必须的它对程序运行期没有影响如果所引用的类经过反复验证那么可以考虑采用-Xverifynone参数来关闭大部分的类验证措施以缩短虚拟机类加载的时间。 准备为类的静态变量分配内存并将其初始化为默认值 准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值零值的阶段这些内存都将在方法区中分配。 注 此时分配的是类变量static不包括实例变量。初始化的值是数据类型的默认零值比如0、0L、null、false 等。 解析把类中的符号引用转换为直接引用 解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符7类符号引用进行。符号引用就是一组符号来描述目标可以是任何字面量。
直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄
初始化JVM对类进行初始化赋值 为类的静态变量赋予正确的初始值JVM负责对类进行初始化主要对类变量进行初始化。
在Java中对类变量进行初始值设定有两种方式
声明类变量是指定初始值使用静态代码块为类变量指定初始值
JVM初始化步骤
假如这个类还没有被加载和连接则程序先加载并连接该类假如该类的直接父类还没有被初始化则先初始化其直接父类假如类中有初始化语句则系统依次执行这些初始化语句
使用使用类的对象实例 类访问方法区内的数据结构的接口 对象是堆区的数据。卸载类被卸载出内存 Java虚拟机结束类被卸载出内存。 Java虚拟机结束生命周期的情况 执行了System.exit()方法程序正常执行结束程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止由于操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程终止 5、类加载器
启动类加载器 Bootstrap ClassLoader负责加载存放在JDK的安装目录下的jre\lib中或被-Xbootclasspath参数指定的路径中的并且能被虚拟机识别的类库(如rt.jar所有的java.*开头的类均被Bootstrap ClassLoader加载)。启动类加载器是无法被Java程序直接引用的。
扩展类加载器
Extension ClassLoader该加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现它负责加载JDK安装目录下的jre\lib\ext目录中或者由java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库(如javax.*开头的类)开发者可以直接使用扩展类加载器。
应用程序类加载器
Application ClassLoader该类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader来实现它负责加载用户类路径(ClassPath)所指定的类开发者可以直接使用该类加载器如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。 6、类的加载方式
类加载有三种方式:
1、命令行启动应用时候由JVM初始化加载
2、通过Class.forName()方法动态加载
3、通过ClassLoader.loadClass()方法动态加载 Class.forName()和ClassLoader.loadClass()区别? Class.forName(): 将类的.class文件加载到JVM中还会对类进行解释执行类中的static块ClassLoader.loadClass(): 只会将.class文件加载到JVM中不会执行static中的内容,只有在newInstance() 方法创建类对象时才会去执行static块。Class.forName(name, initialize, loader)带参函数也可控制是否加载static块。并且只有调用了newInstance()方法构造函数创建类的对象时才会加载static块 。
7、类的加载机制
缓存机制缓存机制将会保证所有加载过的Class都会被缓存当程序中需要使用某个Class时类加载器先从缓存区寻找该Class只有缓存区不存在系统才会读取该类对应的二进制数据并将其转换成Class对象存入缓存区。修改了class后需要重启虚拟机程序的修改才会生效双亲委派机制 如果一个类加载器收到了类加载的请求首先不会自己去尝试加载这个类而是把请求委托给父加载器去完成依次向上。因此所有的类加载请求最终都应该被传递到顶层的启动类加载器中只有当父加载器在它的搜索范围中没有找到所需的类时也就是无法完成该加载子加载器才会尝试自己去加载该类。
8、双亲委派机制 当AppClassLoader加载一个class时它首先不会自己去尝试加载这个类而是把类加载请求委派给父类加载器ExtClassLoader去完成。 当ExtClassLoader加载一个class时它首先也不会自己去尝试加载这个类而是把类加载请求委派给BootStrapClassLoader去完成。 如果BootStrapClassLoader加载失败(例如在$JAVA_HOME/jre/lib里未查找到该class)会使用ExtClassLoader来尝试加载 若ExtClassLoader也加载失败则会使用AppClassLoader来加载如果AppClassLoader也加载失败则会报出异常ClassNotFoundException。
双亲委派机制的好处
系统类防止内存中出现多份同样的字节码比如自己写的String类与JDK中的String类会优先使用JDK中的系统API保证Java程序安全稳定运行解决了各个类加载器的基础类统一问题 9、破坏双亲委派机制
为什么要破坏双亲委派
举个 我们常用数据库驱动Driver接口Driver定义在JDK中但其实现是各个数据库服务商比如MySQL的MYSQL CONNECROR因此DriverManger要加载各个Driver接口实现类进行管理但是DriverManager是由启动类加载器进行加载的而这个启动类加载器默认值加载JDK安装目录下面的lib文件下的类库但我们真正要加载的是各个实现类需要有应用程序类加载器进行加载这个时候就需要启动类加载器委托应用程序类加载器去加载Driver实现类从而破坏了双亲委派。
破坏方式
自定义类加载重写loadclass方法。双亲委派的机制都是通过这个方法实现的这个方法可以指定类通过什么类加载器来进行加载所以如果改写他的加载规则相当于打破双亲委派机制。线程上下文类加载器 提供父类加载器访问子类加载器的行为。 双亲委派很好的解决了各个类加载器的基础类统一问题基础类总是被用户代码所调用但是如果基础类又要重新调用用户代码此时就与双亲委派模型的设计理念相违背。 比如JNDI服务JDBC/JCE/JAXB/JBI是Java的标准服务它的代码是由启动类加载器进行加载的但是JNDI的作用就是进行资源的集中管理和查找它需要调用由(服务厂商提供的实现类)开发人员在classpath下的类代码但是启动类加载器不会进行加载。 所以引入线程上下类加载器通过java.lang.Thread类的setContextClassLoader()方法进行设置。如果创建线程时还未设置它会从父线程继承一个如果在应用程序全局范围内没有设置那么这个线程上下类加载器就是应用程序类加载器。Java热部署 Java热部署的规范化模块是OSGi提供的热部署实现的关键就是OSGi自定义了类加载器它为每个模块都配了一个类加载器。当需要动态地更换一个模块的时候就把模块连通这个模块的类加载器一起替换从而实现了热替换。此时类加载器从树状结构变为了网状结构有大量的层与层之间的类加载器所以就打破了双亲委派模型。
参考文章
https://pdai.tech/md/java/jvm/java-jvm-classload.htmlhttps://blog.csdn.net/Wangxichuan_Jack/article/details/123711799https://blog.csdn.net/Fqzzzzz/article/details/123989751https://blog.csdn.net/weixin_45629285/article/details/128050932
