02-从JDK源码级别彻底剖析JVM类加载机制
上篇文章的的类加载过程主要是通过类加载器来实现的,那这篇文章就说说类加载器和双亲委派机制。
Java里有如下类加载器:
启动类加载器:负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库,比如rt.jar、charsets.jar等
拓展类加载器:负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext拓展目录中的jar包
应用程序类加载器:负责加载ClassPath路径下的类包,主要就是开发人员自己写的那些类
自定义加载器:负责加载用户自定义路径下的类包
可以利用如下代码来看看各个类加载器加载的类路径:
public class TestJdkClassLoaderPath {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("bootstrapLoader加载以下文件:");
URL[] urLs = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for (int i = 0; i < urLs.length; i++) {
System.out.println(urLs[i]);
}
System.out.println();
System.out.println("extClassloader加载以下文件:");
System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));
System.out.println();
System.out.println("appClassloader加载以下文件:");
System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
}
}
运行结果:
bootstrapLoader加载以下文件:
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_281/jre/lib/resources.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_281/jre/lib/rt.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_281/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_281/jre/lib/jsse.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_281/jre/lib/jce.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_281/jre/lib/charsets.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_281/jre/lib/jfr.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_281/jre/classes
extClassloader加载以下文件:
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext;C:\WINDOWS\Sun\Java\lib\ext
appClassloader加载以下文件:
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\charsets.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\deploy.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\cldrdata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\dnsns.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\jaccess.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\jfxrt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\localedata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\nashorn.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\sunec.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\zipfs.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\javaws.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\jce.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\jfr.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\jfxswt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\jsse.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\management-agent.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\plugin.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\resources.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\rt.jar;E:\code\myclassloader\out\production\myclassloader;E:\ideaIU-2020.3.win\lib\idea_rt.jar
类加载器初始化过程
sun.misc.Launcher初始化使用了单例模式,保证一个JVM进程里只有一个Launcher实例。
在sun.misc.Launcher内部,其创建了两个类加载器,分别是sun.misc.Launcher.ExtClassLoader(扩展类加载器)和sun.misc.Launcher.AppClassLoader(应用程序类加载器)。
/**
sun.misc.Launcher 的构造方法
*/
public Launcher() {
Launcher.ExtClassLoader var1;
try {
// 构造扩展类加载器,将其父加载器设置为 null
var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
} catch (IOException var10) {
throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
}
try {
// 构造应用程序类加载器,将其父加载器设置为ExtClassLoader
this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
} catch (IOException var9) {
throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
}
Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);
String var2 = System.getProperty("java.security.manager");
// ...省略一些代码
}
双亲委派机制
JVM类加载器是有亲子层级结构的,如下图
【重要】
这里首先需要纠正一个误区,那就是这几个类加载器并不存在类的继承关系,也就是说启动类加载器并不是扩展类加载器的父类,扩展类加载器也不是应用程序类加载器的父类。 只是应用程序类加载器里有parent属性(其实是在其父类ClassLoader类中)指向扩展类加载器,扩展类加载器亦有parent属性指向启动类加载器。
我们来看下应用程序类加载器AppClassLoader的源码,AppClassLoader的loadClass方法最终会调用其父类ClassLoader的loadClass方法,该方法的大体逻辑如下:
检查这个类是否已经被加载过,如果加载过了,就不需要加载,直接返回
如果此类没有加载过,那么,再判断是否有父加载器。如果有父加载器,那么交给父加载器加载(即调用parent.loadClass(name, false) ),或者是调用启动类加载器加载。
如果父加载器和启动类加载器都没有找到指定的类,那么调用当前类加载器的findClass方法加载
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// 检查这个类是否已经被加载过,如果加载过了,
// 就不需要加载,直接返回
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
// 以下为双亲委派机制的核心代码
try {
// 判断是否有父加载器,如果有,用父加载器加载
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
// 如果当前类加载器父加载器为空,那么委托启动类加载器加载
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
if (c == null) {
// 如果父加载器和启动类加载器都没有找到指定的类,
// 那么调用当前类加载器的findClass方法加载
long t1 = System.nanoTime();
c = findClass(name);
// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
为什么要设计双亲委派机制?
沙箱安全机制:自己写的java.lang.String 类不会被加载,这样可防止核心API库被任意篡改
避免类的重复加载:当父加载器加载了该类时,子类就不能加载了,保证被加载类的唯一性