深入JVM原理之类加载 - 双亲委派模型

一、类加载机制

• 类加载机制：虚拟机把描述类的数据从.class文件加载到内存中，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型。

• 类加载的过程：

  (1) 加载：将class文件字节码内容加载到内存中；并将这些内容转换成方法区中的运行时数据结构；在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区类数据的访问入口在方法区中分配
  (2) 验证：确保class 文件中的字节内容符合jvm规范，并且不会危害jvm自身的安全
  (3) 准备：正式为类变量(静态变量)分配内存空间，并为静态变量初始化(赋默认值)，静态变量的内存
  (4) 解析：虚拟机常量池内的符号引用替换为直接引用的过程，比如String s =“aaa”,转化为 s的地址指向“aaa”的地址
  (5) 初始化：根据程序员通过程序制定的主观计划完成静态变量等资源的初始化。在这个过程会完成静态变量的赋值和静态代码块中的语句

二、类加载器(ClassLoader)

• 类加载器：用于实现类加载过程中加载阶段，负责将class文件字节码内容加载到内存中；并将这些内容转换成方法区中的运行时数据结构，在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区类数据的访问入口。

• 类加载器的分类：

  (1) 虚拟机自带的类加载
        a. 启动类加载器：C++语言实现，负责加载 %Java_home%/jre/lib/rt.jar 中的内容
        b. 扩展类加载器：Java语言实现，负责加载%Java_home%/jre/lib/ext/*.jar中的内容
        c. 应用程序类加载器：也可以称为系统类加载器，它负责加载用户类路径classPath的所有类。
        注意：如果应用程序中没有定义过自己的类加载器，一般情况默认使用应用程序类加载
  (2) 用户自定义的类加载器：
        a. 用户可以自定义类加载器，继承java.lang.ClassLoader
  

• 类加载器的双亲委派模型(Parents Delegation Model)：

  工作过程：如果一个类加载器收到了加载请求，它首先不会尝试使用自己加载这个类，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，因此所有的加载请求最终都应该传送到最顶层的启动类加载中，只有父类反馈自己无法完成这个加载请求(它的搜索范围中没有找到所需要的类)的时候，子类才会尝试自己加载。

  好处：采用双亲委派模型组织累加器之间的关系，有一个显而易见的好处是Java随着它的类加载一起具备了一种带有优先级的层次关系，例如加载位于rt.jar中的java.lang.Object类，无论哪一个类加载加载这个类，最终都委托给最*的启动类加载器进行加载，因此Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。

• 示例代码：

  public class Test{
  	public static void main(String[] args) throws IOException {
   	
  	 	Object obj = new Object();
  	 	System.out.println(obj.getClass().getClassLoader());
  	 	
  	 	MyClass mc = new MyClass();
  	 	System.out.println(mc.getClass().getClassLoader().
                          getParent().getParent());
  	 	System.out.println(mc.getClass().getClassLoader().getParent());
  	 	System.out.println(mc.getClass().getClassLoader());		
   	}
  ｝ 
  class MyClass{}
  

• 类加载器底层分析：

  双亲委派模型对于java正常运作很重要，但是底层实现非常简单，实现双亲委派的大代码集中在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法中：先检查是否已经被加载过，若没有加载则调用父类的loadClass方法，直到找到启动类加载，启动类加载器在在自己的范围内进行搜素，如果父类加载器加载失败，则子类处理异常，调用自身的findClass方法进行加载。

  protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
  throws ClassNotFoundException {
  	// First, check if the class has already been loaded
  	Class c = findLoadedClass(name);
  	if (c == null) {
  	    try {
  		if (parent != null) {
  		    c = parent.loadClass(name, false);
  		} else {
  		    c = findBootstrapClass0(name);
  		}
  	    } catch (ClassNotFoundException e) {
  	        // If still not found, then invoke findClass in order
  	        // to find the class.
  	        c = findClass(name);
  	    }
  	}
  	if (resolve) {
  	    resolveClass(c);
  	}
  	return c;
  ｝
  private Class findBootstrapClass0(String name)
  throws ClassNotFoundException{
  	check();
  	if (!checkName(name))
  	    throw new ClassNotFoundException(name);
  	return findBootstrapClass(name);
  ｝
  private native Class findBootstrapClass(String name)throws ClassNotFoundException;