不要再死记硬背Java的类加载啦

作为一个程序员，面试的时候都绕不过JVM，可以说这是我们永远的痛。是不是感觉每次面试的时候，都要重新背一下，不然面试会被虐惨。

那么问题就来了，为什么每次面试都要背？为什么背完过了断时间就忘了？除了记忆不深刻，还有一个重要原因是没理解，不理解的东西当然记不久。

所以从这篇开始，我们要开始学习JVM，争取做到理解记忆，将知识点串起来。虽然这块知识很无聊，很枯燥，但是我争取写的简单，有趣点，我们一起加油，好吗？

一、类加载机制

1.1完整流程（简单版）

从上图中我们可以看到，一个简单的Java程序执行流程如下：

1.我们本地编写Java代码

2.编译器帮我们自动编译成.class文件（也可以通过javac命令手动编译，因为这边idea帮我们做了，实际上底层还是调用javac命令）

3.接着，部署到web容器中运行（也可以通过java -jar命令来运行）

这个过程感觉很简单，其实就是将Java的源文件转化成Java认识的.class文件，然后打包运行。

1.2完整流程（复杂版）

其实类从第二步（编译成.class文件）到第三步（运行），这个整个生命周期并不是一两句能说清的。其包括复杂且完整的流程：（是不是被骗了，一看下面的图，好复杂，头晕????）

 

 

加载（Loading）阶段很简单，当程序执行到需要的类时，JVM就会通过类加载器 将其加载到内存中。接下来，我们先看下什么是类加载器，然后详细讲解整个类加载流程。（稍后再来）

2 类加载器

Java虚拟机设计团队将加载这个动作放在Java虚拟机外面去实现，以便程序能够自己决定何时去获取所需的类。完成这个动作的代码被称为“类加载器”。

以上简单来说，完成加载这个过程的代码叫做类加载器，其有应用程序自己决定。

类加载器分为3类：

1. Bootstrap ClassLoader （启动类加载器）主要负责加载 JDK 安装目录下的核心类库（比如/lib目录下的类），这些核心类库是JVM运行时自身需要用到的。
2. Extension ClassLoader（扩展类加载器）主要负责加载 JDK 安装目录下的扩展类库（比如/lib/ext目录下的类）。
3. Application ClassLoader（应用类加载器）负责加载用户自己开发的Java类。

上面的三种类加载器是为了给不同的类加载用的，也就是一个类只能有且只有一个类加载器对其进行加载。

 

3双亲委派机制

那么问题就来了，如何保证只有一个类加载器加载呢？

我们先看下他们的之间的关系：（首先启动类加载器是爷爷，扩展类加载器是爸爸，应用程序类加载器是儿子），除了启动类加载器没有父级，其他的类加载器都有父级。

官方说法：

如果一个类加载器收到类加载请求，他首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的类加载器请求都应该传送到最顶层的启动类加载器，只有当父级的类加载器反馈自己无法完成这加载请求，子类加载器才会尝试自己去完成加载。

白话翻译下：

如果应用程序类加载器（儿子）获取的请求（工资），他不应该自己先花掉，而是先交给他的父级类加载，也就是扩展类加载器（爸爸），这个时候他也不自己花掉，再交给他的父级类加载器，也就是启动类加载器（爷爷）。如果爷爷说无法加载请求（也就是不花钱），再交给扩展类加载器（爸爸），如果爸爸需要花钱，可以花掉（即加载类），如果爸爸不需要花钱，再交给儿子，让儿子花钱。

优点

1.避免类的重复加载，当父亲已经加载了该类时，子类加载器就没有必要再加载一次。

2.避免Java核心api中的类不会被随意替换，规避风险，防止核心API库被随意篡改。

4.破环双亲委派模型

我们需要知道双亲委派机制并不是一个强制性约束模型，只是Java设计者推荐给我们的类加载器的实现方式。

比如Tomcat就没有实现双亲委派模型，我们来思考一下，为什么他没有实现双亲委派模型？（动动脑袋）

Tomcat是一个web容器，它需要解决版本隔离的问题。即一个web容器可能需要部署多个应用程序，不同的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的不同版本，不能要求同一个类库在同一个服务器只有一份，因此要保证每个应用程序的类库都是独立的，保证相互隔离。

图中可以看出：
CatalinaClassLoader和SharedClassLoader自己能加载的类则与对方相互隔离。
WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加载到的类，但各个WebAppClassLoader 实例之间相互隔离。

很显然，tomcat这种加载机制违背了双亲委派机制模型，它为了实现隔离性，每个 webappClassLoader加载自己的目录下的class文件，不会传递给父类加载器，打破了双亲委派机制。

二、类加载过程

2.1验证阶段

对具体的内容进行校验，确保Class文件的字节流中包含对信息符合Java虚拟机规范的全部要求。其中包括验证文件格式、元数据、字节码、符号引用等各种信息。 

2.2 准备阶段

正式为类中定义的变量分配内存并设置类变量初始值。

2.3解析阶段

实际上是把类的符号引用替换为直接引用的过程。

2.4 初始化阶段

之前说过，JVM会在准备阶段给类的静态字段分配空间和默认值。而在初始化阶段，就会正式执行类的初始化代码，对类进行初始化操作,比如一些从配置中取的信息，并不是直接有默认值，而是通过获取才可以。

2.5 使用阶段

在程序中使用类或对象来执行业务。

2.6 卸载阶段

当确定对象不再需要使用时，JVM需要进行垃圾回收。这里也是重中之重。

 

结语

该篇主要先讲了JVM的类加载器类型，他们是如何配合使用的，为何要破坏类加载器，再描述了文件的完整加载流程，中间配合多张示例图，清楚明了的说明了过程。

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好了，拜拜咯。

参考文献

https://blog.csdn.net/huihuidage/article/details/107425939

 

 

本文地址：https://blog.csdn.net/qq_33774822/article/details/109571290