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JVM之类加载器子系统
阅读量:410 次
发布时间:2019-03-06

本文共 1159 字,大约阅读时间需要 3 分钟。

类加载器子系统

类加载器是Java虚拟机中的一个重要组成部分,负责从文件系统或网络系统中加载class文件。class文件在开头有特殊的标记(魔术开头CA FE BA BE),这些信息在文件格式验证阶段会被验证。

类加载器的作用

  • 负责从文件系统或网络系统中加载class文件

    类加载器通过全限定类名获取对应的class文件二进制流,并将其转化为方法区的运行时数据。

  • 存储类信息

    方法区不仅存储类信息,还包括运行时常量池、字符串字面量和数字常量。这些常量信息来源于class文件的常量池部分。

  • 类加载过程

    类加载过程分为四个阶段:加载、链接、验证和初始化。

  • 加载

    • 通过类全限定名获取class文件的二进制流。
    • 将字节码转化为方法区的运行时数据。
    • 创建Class对象,作为类数据访问的入口。
  • 链接

    • 验证
      • 文件格式验证:检查魔术开头及常量池中的类型、版本号等。
      • 元数据验证:检查类是否有父类、是否继承final类。
    • 解析
      将常量池中的符号引用转换为直接引用。符号引用形式明确定义在class文件格式中,直接引用则是指针或偏移量。
  • 准备

    为类变量分配内存,基本类型变量初始化为默认值,引用类型为null。final修饰的static变量在编译时就初始化,默认阶段不会显式初始化。

  • 初始化

    执行类构造器(
    ())方法,合并类变量赋值和静态代码块中的语句。类构造器不同于类构造器(
    ()),且在多线程环境下需要同步加锁。

  • 类加载器的分类

  • 引导类加载器(Bootstrap ClassLoader)

    • 负责加载Java核心库(如rt.jar),没有继承ClassLoader类。
    • 作为扩展类和应用程序类的父加载器,优先加载java、javax、sun等包名的类。
  • 扩展加载器(ExtClassLoader)

    • 父类为引导类加载器,用于加载用户定义的类库。
    • 从扩展目录或JDK安装目录下的ext子目录加载class文件。
  • 应用加载器(System ClassLoader)

    • 全局唯一的系统类加载器,负责加载环境变量classpath或系统属性java.class.path指定的路径下的类库。
    • 通过classLoader.getSystemclassLoader()获取。
  • 自定义类加载器(User-Defined ClassLoader)

    • 父类为系统类加载器,用于实现定制的类加载逻辑。
  • 双亲委派机制

    Java虚拟机采用双亲委派机制管理类加载,避免重复加载且保护安全。请求交由父类处理,确保类的唯一性。

    沙箱安全机制

    沙箱机制通过双亲委派限制核心类API的访问,防止恶意代码攻击。

    其他

    • 类加载过程中的验证阶段包括文件格式、元数据、字节码和符号引用验证。
    • 类初始化时机包括创建实例、访问静态变量、调用静态方法等。

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