话说类加载过程第一篇

2024-01-07 13:09:28

1. 类加载初始化

Loading

把一个class文件加载到内存
Linking
1. Verification
  
  校验class文件符不符合class文件标准
2. Preparation
  
  静态变量赋默认值 static int count = 10;
  
  在这一步count = 0 默认值
3. Resolution
  
  符号引用转换为内存地址可以直接访问的地址
Initializing

静态变量赋值为初始值

2. 类加载器

1. JVM是按需动态加载采用双亲委派机制

用getClassLoader获取类加载器如果是Null 那就是到了BootStrap类加载器了因为是C++实现的木有对应类

我们平时写的类就再classpath下所以是由App类加载器加载的

注意：这四个类加载器没有继承关系只是顺序关系

父加载器不是父类，只是说自己加载不了了，就交给上一级加载

他们不是继承关系那是怎么产生联系？用组合啦~~

2. 步骤1图是不是不能说明双亲委派？我给你一张图让你明白一下双亲委派

不 ! 我为什么要用图？我先用一句话描述：classLoader在自己的cache缓存中找是不是已经加载过类XX,如果没有就找他的父类加载器，父类加载器在自己的cache缓存中找是不是已经加载过类XX,找到就返回，找不到就接着找父类加载器，直到BootStrap 如果最后还没在cache中找到那就从父类加载器往回找，父加载器问儿子你看看你负责的jar包什么的有没有这个类，有的话你就加载到内存，没有的话你就找你儿子类加载器去看，一直看看看看，看到最后如果有返回最小的类加载器，还是没找见那就抛异常吧 ClassNotFoundException

我还是屈服了，上图吧。

/**
 * @author 木子的昼夜
 */
public class MyClassLoaderTest {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        MyClassLoaderTest.class.getClassLoader().loadClass("classtest.MyClassLoaderTest");
    }
}

// ClassLoader#loadClass
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        return loadClass(name, false);
} 
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
 {      
     // 肯定是要上锁的 不然加载冲了咋个办呢？
     synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
         // First, check if the class has already been loaded
         // 首先，判断这个类是否已经加载到当前层级内存了 
         Class<?> c = findLoadedClass(name);
         //  如果当前层级内存没有 
         if (c == null) {
             long t0 = System.nanoTime();
             try {
                 if (parent != null) {
                     // 如果还有父级 那就在上一层的缓存里找 
                     c = parent.loadClass(name, false);
                 } else {
                     // 如果没有了 那就是最后一层了 在自己的管辖范围 找 
                     c = findBootstrapClassOrNull(name);
                 }
             } catch (ClassNotFoundException e) {
                 // ClassNotFoundException thrown if class not found
                 // from the non-null parent class loader
             }

             // 上级一直没有找到 那就只能找自己负责的范围了
             if (c == null) {
                 // If still not found, then invoke findClass in order
                 // to find the class.
                 // 如果还是没有 那就往下一级 接着在负责范围找 
                 long t1 = System.nanoTime();
                 c = findClass(name);

                 // this is the defining class loader; record the stats
                 sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                 sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                 sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
             }
         }
         if (resolve) {
             resolveClass(c);
         }
         return c;
     }
 }

设计模式：钩子函数模板方法

3. 一个class文件被load到内存里是什么样

4. 想知道某个类是被哪个类加载器加载到内存里的 getClassLoader()

System.out.println(String.class.getClassLoader());
// null --> BootStrap类加载器
System.out.println(sun.awt.HKSCS.class.getClassLoader());
// null --> BootStrap类加载器
       System.out.println(sun.net.spi.nameservice.dns.DNSNameService.class.getClassLoader());
// sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1d44bcfa --> Ext
System.out.println(ClassLoaderTest.class.getClassLoader());
// sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2--> App

5. 为啥搞双亲委派

为了安全如果没有双亲委派直接从自定义类加载器找class （主要问题）

(1) 如果这里我自定义一个java.lang.String
我在String类里边写一段挖矿脚本

(2) 然后小月月下载了我的类库准备使用！

他用到了String ，他以为这是jdk的类，结果我预判了他的预判，这个String类已经是我的了，由我掌控

(3) 双亲委派就可以避免这个问题，因为系统始终会先去上一层看有没有这个类因为上一层有了所以就不会使用我定义的String类了

如果父层加载了我就不用加载了再加载就是浪费资源了（次要问题）

6. 既然自定义了不是我说什么就是什么吗？

不是！类加载器已经限制死了

7. 类加载器父子关系示例不是继承是组合

看下边代码，读者可以一试再仔细品一品这句话：加载类加载器的类加载器不是类加载器的父类加载器

System.out.println(ParentDemo.class.getClassLoader());
System.out.println(ParentDemo.class.getClassLoader().getClass().getClassLoader());
System.out.println(ParentDemo.class.getClassLoader().getParent());
System.out.println(ParentDemo.class.getClassLoader().getParent().getParent());

输出结果：
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
null
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@6e0be858
null

8. 各个类加载器范围

可以看一眼 sun.misc.Launcher 源码

BootstrapClassLoader : sun.boot.class.path
ExtensionClassLoader: java.ext.dirs
AppClassLoader:java.class.path

 public static void main(String[] args) {
     System.out.println("---------BOOT-----------------------");
     String boot = System.getProperty("sun.boot.class.path");
     Arrays.stream(boot.split(";")).forEach(s-> System.out.println(s));
     System.out.println("--------------Ext-------------------");
     String ext = System.getProperty("java.ext.dirs");
     Arrays.stream(ext.split(";")).forEach(s-> System.out.println(s));
     System.out.println("----------APP-----------------------");
     String app = System.getProperty("java.class.path");
     Arrays.stream(app.split(";")).forEach(s-> System.out.println(s));
}

输出结果：
---------BOOT-----------------------
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\resources.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\rt.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\sunrsasign.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jsse.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jce.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\charsets.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jfr.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\classes
--------------Ext-------------------
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext
C:\WINDOWS\Sun\Java\lib\ext
----------APP-----------------------
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\charsets.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\deploy.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\cldrdata.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\dnsns.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\jaccess.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\jfxrt.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\localedata.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\nashorn.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunec.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunmscapi.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\zipfs.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\javaws.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jce.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jfr.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jfxswt.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jsse.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\management-agent.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\plugin.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\resources.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\rt.jar
E:\workspace_idea\blogmaven\target\classes 
// 读者注意看这一个  这个是当前项目class文件地址

9. 自定义类加载器

先定一个一个被加载的java类 Test.java

public class Test {
   public void say(){
       System.out.println("成功喽！");
   }
}

编译Test.java 到指定目录

javac  -encoding utf-8  -d E:/classes  Test.java

继承ClassLoader 、重写模板方法findClass 、调用defineClass

/**
* @author 木子的昼夜
*/
public class MyClassLoader extends ClassLoader  {
   @Override
   protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
       FileInputStream inputStream = null;
       ByteArrayOutputStream out = null;
       try {
           // 类名  aa.xx 转换为 aa/xx.class
           File file = new File("E:\\classes\\",name.replaceAll("\\.","/").concat(".class"));
           // 获取输入流
            inputStream = new FileInputStream(file);
           // 输出字节流
            out = new ByteArrayOutputStream();

           // 转换为字节数组
           int available = inputStream.available();
           byte[] byteArr = new byte[available];
           inputStream.read(byteArr);

        // 生成class 
           return defineClass(name,byteArr,0,byteArr.length);
       }catch (Exception e) {
           throw  new ClassNotFoundException();
       }finally {
           // 关闭流
           if (inputStream != null) {
               try {
                   inputStream.close();
               } catch (IOException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
           }
           if (out != null) {
               try {
                   out.close();
               } catch (IOException e) {
                   e.printStackTrace();

               }
           }
       }
   }
}

测试

public static void main(String[] args) {
       try {
           Class<?> clazz = new MyClassLoader().loadClass("Test");
           // 获取声明的方法
           Method say = clazz.getDeclaredMethod("say");
           // 创建实例
           Object instance = clazz.newInstance();
           // 调用方法
           say.invoke(instance);
       }catch (Exception e) {
           e.printStackTrace();
       }
}
输出结果：
   成功喽！

自定义类加载器加载自加密的class
1. 文件是你自己的，你在编译完了之后可以通过某种算法加密一下，
  等你用自定义ClassLoader加载的时候，你可以自己个儿解密
2. 可以防止反编译
3. 可以防止被篡改

10. 混合编译

解释器： bytecode intepreter

JIT: Just In - Time compiler

    1.  -Xmixed 默认为混合模式 
  开始使用解释执行 启动速度快
  对热点代码进行实时检测和编译
    2.  -Xint 使用解释模式 启动快 执行慢
    3.  -Xcomp 使用纯编译模式 启动慢 运行快

混合模式

解释器+热点代码编译
起始阶段采用解释器

热点代码检测检测到了使用热点代码编译

1.  多次被调用的方法（方法计数器：监测方法执行频率）
    2.  多次被调用的循环（循环计数器：监测循环执行频率）

未完待续...

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