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双亲委派模型,类的加载机制,搞定大厂高频面试题(二)
2019-09-03 01:05:21 】 浏览:52
Tags:双亲 委派 模型 加载 机制 搞定 大厂 高频 试题
个类,那么只会有一个线程去执行这个类的<clinit>()方法,其他线程都需要阻塞等待,直到活动线程执行<clinit>()方法完毕。如果在一个类的<clinit>()方法中有耗时很长的操作,就可能造成多个线程阻塞,在实际应用中这种阻塞往往是隐藏的。

让我们来验证上面的加载规则

验证 1: 虚拟机会保证在子类<init>()方法执行之前,父类的<clinit>()方法方法已经执行完毕

输出结果

SSClass
SuperClass init!
123

验证 2: 通过数组定义来引用类,不会触发此类的初始化(我的理解是数组的父类是Object)

输出结果:无

验证 3: 常量在编译阶段会存入调用类的常量池中,本质上并没有直接引用到定义常量的类,因此不会触发定义常量的类的初始化

输出结果:

hello world

验证小结

虚拟机规范严格规定了有且只有5中情况(jdk1.7)必须对类进行“初始化”(而加载、验证、准备自然需要在此之前开始):

  1. 遇到 new, getstatic, putstatic, invokestatic 这些字节码指令时,如果类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。生成这4条指令的最常见的Java代码场景是:使用new关键字实例化对象的时候、读取或设置一个类的静态字段(被final修饰、已在编译器把结果放入常量池的静态字段除外)的时候,以及调用一个类的静态方法的时候。
  2. 使用 java.lang.reflect 包的方法对类进行反射调用的时候,如果类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。
  3. 当初始化一个类的时候,如果发现其父类还没有进行过初始化,则需要先触发其父类的初始化。
  4. 当虚拟机启动时,用户需要指定一个要执行的主类(包含main()方法的那个类),虚拟机会先初始化这个主类。
  5. 当使用jdk1.7动态语言支持时,如果一个 java.lang.invoke.MethodHandle 实例最后的解析结果REF_getstatic, REF_putstatic, REF_invokeStatic 的方法句柄,并且这个方法句柄所对应的类没有进行初始化,则需要先出触发其初始化。

有了这个加载规则的印象,双亲委派模型就很好理解了,别着急,继续向下看, 你会发现你的理解层面提高了

双亲委派模型

刚看到这个词汇的时候我是完全懵懂的状态,其实就是定义了 JVM 启动的时候类的加载规则, 大家要按规矩办事,好办事,来看下图:

所谓双亲委派是指每次收到类加载请求时,先将请求委派给父类加载器完成(所有加载请求最终会委派到顶层的Bootstrap ClassLoader加载器中),如果父类加载器无法完成这个加载(该加载器的搜索范围中没有找到对应的类),子类尝试自己加载, 如果都没加载到,则会抛出 ClassNotFoundException 异常, 看到这里其实就解释了文章开头提出的第一个问题,父加载器已经加载了JDK 中的 String.class 文件,所以我们不能定义同名的 String java 文件。

为什么会有这样的规矩设定?

因为这样可以避免重复加载,当父亲已经加载了该类的时候,就没有必要 ClassLoader 再加载一次。考虑到安全因素,我们试想一下,如果不使用这种委托模式,那我们就可以随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义的类型,这样会存在非常大的安全隐患,而双亲委托的方式,就可以避免这种情况,因为String 已经在启动时就被引导类加载器(Bootstrcp ClassLoader)加载,所以用户自定义的ClassLoader永远也无法加载一个自己写的String,除非你改变 JDK 中 ClassLoader 搜索类的默认算法。

我们发现除了启动类加载器(BootStrap ClassLoader),每个类都有其"父类"加载器

?? 其实这里的父子关系是组合模式,不是继承关系来实现

从图中可以看到类 AppClassLoaderExtClassLoader 都继承 URLClassLoader, 而 URLClassLoader 又继承 ClassLoader, 在 ClassLoader 中有一个属性

在通过构造函数实例化 AppClassLoaderExtClassLoader 的时候都要传入一个 classloader 作为当前 classloader 的 parent

顶层ClassLoader有几个函数很关键,先有个印象

指定保护域(protectionDomain),把ByteBuffer的内容转换成 Java 类,这个方法被声明为final的

把字节数组 b中的内容转换成 Java 类,其开始偏移为off,这个方法被声明为final的

查找指定名称的类

链接指定的类

类加载器责任范围

上面我们提到每个加载器都有对应的加载搜索范围

  1. Bootstrap ClassLoader:这个加载器不是一个Java类,而是由底层的c++实现,负责在虚拟机启动时加载Jdk核心类库(如:rt.jar、resources.jar、charsets.jar等)以及加载后两个类加载器。这个ClassLoader完全是JVM自己控制的,需要加载哪个类,怎么加载都是由JVM自己控制,别人也访问不到这个类
  2. Extension ClassLoader:是一个普通的Java类,继承自ClassLoader类,负责加载{JAVA_HOME}/jre/lib/ext/目录下的所有jar包。
  3. App ClassLoader:是Extension ClassLoader的子对象,负责加载应用程序classpath目录下的所有jar和class文件。

大家自行运行这个文件,就可以看到每个类加载器加载的文件了

两种类的加载方式

通常用这两种方式来动态加载一个 java 类,Class.forName()ClassLoader.loadClass() 但是两个方法之间也是有一些细微的差别

Class.forName() 方式

查看Class类的具体实现可知,实质上这个方法是调用原生的方法:

形式上类似于Class.forName(name,true,currentLoader)。 综上所述,Class.forName 如果调用成功会:

  • 保证一个Java类被有效得加载到内存中;
  • 类默认会被初始化,即执行内部的静态块代码以及保证静态属性被初始化;
  • 默认会使用当前的类加载器来加载对应的类

ClassLoader.loadClass方式

如果采用这种方式的类加载策略,由于双亲托管模型的存在,最终都会将类的加载任务交付给Bootstrap ClassLoader进行加载。跟踪源代码,最终会调用原生方法:

与此同时,与上一种方式的最本质的不同是,类不会被初始化,只有显式调用才会进行初始化。综上所述,ClassLoader.loadClass 如果调用成功会:

  • 类会被加载到内存中;
  • 类不会被初始化,只有在之后被第一次调用时类才会被初始化;
  • 之所以采用这种方式的类加载,是提供一种灵活度,可以根据自身的需求继承ClassLoader类实现一个自定义的类加载器实现类的加载
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