Class文件如何加载到JVM

发布网友发布时间：2024-10-02 12:39

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热心网友时间：2024-11-15 03:06

概述

上一篇可以不用掌握，但必须了解字节码文件的整体结构中提到了class文件其实就是二进制流，那么我们如何把二进制流加载到JVM中？今天来学一下类的加载

类加载基本分为3大步，loading（加载），linking（链接），initializing（初始化），linking又分为3步，分别是verification（验证），preparation（准备），resolution（解析）。基本流程如下图

定义：通过类的全限定名（路径+文件名）获取此类的二进制流（字节码文件），将二进制流转为方法区的运行时数据结构，同时创建class对象，作为此类的访问入口

加载工具：ClassLoader，有bootstrap，extention，app，custom加载器。

加载方式：parent delegating（双亲委派）

加载流程

（图片来源于网络）

流程简述

当加载类（假设为test）时，CustomClassLoader查询是否加载过test，是的话，直接返回，否则问父加载器AppClassLoader

AppClassLoader查询是否加载过test，是的话，直接返回，否则问父加载器ExtClassLoader

ExtClassLoader查询是否加载过test，是的话，直接返回，否则问父加载器BootstrapClassLoader

BootstrapClassLoader查询是否加载过test，是的话，直接返回，否则查看自己是否可以加载，是的话，加载并返回，否的话，则让ExtClassLoader去加载

ExtClassLoader查看自己是否可以加载，是的话，加载并返回，否的话，则让AppClassLoader去加载

AppClassLoader查看自己是否可以加载，是的话，加载并返回，否的话，则让CustomClassLoader去加载

CustomClassLoader查看自己是否可以加载，是的话，加载并返回，否的话，则抛出ClassNotFundException

BootstrapClassLoader：由C++实现，在Java中用null来指代，只加载最基础最重要的类，例如JRE的lib目录下jar包中的类以及有虚拟机参数-Xbootclasspath指定的类。

ExtClassLoader：其父加载器是BootstrapClassLoader，加载相对次要但通用的类，例如JRE的lib/ext目录下jar包的类，以及java.ext.dirs指定的类。（java 9 之后，改名为平台类加载器，加载更多类）

AppClassLoader：其父加载器是ExtClassLoader，加载应用程序路径下的类。

CustomClassLoader：自定义加载器，可实现特殊的加载方式，例如对class文件加密，加载时利用自定义的类加载器进行解密后加载。

双亲委派加载的源码

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException{synchronized (getClassLoadingLock(name)) {// First, check if the class has already been loadedClass<?> c = findLoadedClass(name);if (c == null) {long t0 = System.nanoTime();try {//缓存中没查到，则请求父类尝试加载if (parent != null) {c = parent.loadClass(name, false);} else {//最顶级父类bootstrapClassLoader加载c = findBootstrapClassOrNull(name);}} catch (ClassNotFoundException e) {// ClassNotFoundException thrown if class not found// from the non-null parent class loader}//父类中既没有缓存，也无法加载，则当前classloader尝试加载if (c == null) {// If still not found, then invoke findClass in order// to find the class.long t1 = System.nanoTime();//自定义classLoader只能重写findClass方法c = findClass(name);// this is the defining class loader; record the statssun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();}}if (resolve) {resolveClass(c);}return c;}}

为什么需要用双亲委派？ (常问面试题)

为了安全性，假设攻击者篡改系统级别的类，例如java.lang.String.Class，在未加载的情况下，会默认先轮询到bootstrapClassLoader，而bootStrapClassLoader已经加载过String.class了，并不会加载篡改后的class。

如何打破双亲委派？

自定义类加载器只要重新loadClass方法，即可以打破双亲委派。一般自定义类加载器只重新findClass方法是不会打破双亲委派的。详细介绍可以看此文：如何打破双亲委派

类的加载时机

jvm加载类采用的是懒加载，几种常见的场景：

new对象，getStatic，putStatic时

反射

初始化子类时

虚拟机启动时，主类必须加载

LINKINGverification

验证class文件的字节流符合虚拟机要求，保证被加载类的正确性。

文件格式验证：class文件开头都是CAFE BABE

元数据验证

字节码验证

符号引用验证

preparation

为静态变量分配内存，并将静态变量设置为初始值（零值）

resolution

将常量池内的符号引用转为内存中的直接引用

INITIALIZING

执行clinit方法，将执行所有静态变量和静态代码块的语句（会按照语句在原文件中的顺序进行执行），将静态变量设置为初始值。

原文：https://juejin.cn/post/7098264829915299847