类加载器

2023/11/21 JVM

# 什么是类加载器?

类加载器是一个用来加载类文件的类。Java 源代码通过 javac 编译器编译成类 文件。然后 JVM 来执行类文件中的字节码来执行程序。类加载器负责加载文件 系统、网络或其他来源的类文件。

# 类加载器有几种类型?

JVM在运行时会产生三个ClassLoader:Bootstrap (启动类加载器)、ExtensionClassLoader(扩展类装载器)和AppClassLoader(系统类装载器)。

  1. 引导类加载器(BootstrapClassloader):用C++编写,是JVM自带的类加载器;负责加载Java的核心类库。(该加载器无法直接获取)
  2. 扩展类加载器(ExtClassloader):负责加载/jre/lib/ext目录下的jar包。
  3. 应用程序类加载器(AppClassloader):负责加载java -classpath或-D java.class.path所指的目录下的类与jar包。(最常用的加载器)

# 自定义类加载器

上述3个是JVM在运行时会产生三个类加载器,除此之外还有第四种就是自定义类加载器,那么为什么需要自定义类加载器?又在什么情况下用到?

用户在需要的情况下,可以实现自己的自定义类加载器,一般而言,在以下几种情况下需要自定义类加载器:

  1. 隔离加载类:某些框架为了实现中间件和应用程序的模块的隔离,就需要中间件和应用程序使用不同的类加载器,例如Tomcat,Tomcat可以运行多个应用程序,每个应用程序之间是相互隔离的。
  2. 修改类加载的方式:类加载的双亲委派模型并不是强制的,用户可以根据需要在某个时间点动态加载类;
  3. 扩展类加载源:例如从数据库、网络进行类加载;
  4. 防止源代码泄露:Java代码很容易被反编译和篡改,为了防止源码泄露,可以对类的字节码文件进行加密,并编写自定义的类加载器来加载自己的应用程序的类。

实现自定义类加载器

若要实现自定义类加载器,只需要继承 java.lang.ClassLoader 类,并且重写其findClass()方法即可。

java.lang.ClassLoader类的基本职责就是根据一个指定的类的名称, 找到或者生成其对应的字节代码,然后从这些字节代码中生成一个java.lang.Class 实例。ClassLoader的核心方法如下:

  1. getParent():返回该类加载器的父类加载器。
  2. loadClass(String name):加载名称为二进制名称为name的类,返回的结果是java.lang.Class类的实例。
  3. findClass(String name):查找名称为name的类,返回的结果是java.lang.Class类的实例。
  4. findLoadedClass(String name):查找名称为name的已经被加载过的类,返回的结果是java.lang.Class类的实例。

# 双亲委派机制

  1. 类加载器接收到一个加载请求时,他会委派给他的父加载器,实际上是去他父加载器的缓存中去查找是否有该类,如果有就加载返回,如果没有则继续委派给父类加载,直到顶层类加载器。
  2. 如果顶层类加载器也没有加载该类,则会依次向下查找子加载器的加载路径,如果有就加载返回,如果都没有,则会抛出异常。

# 沙箱安全机制

了解

# 描述一下JVM加载class文件的原理机制?

JVM中类的装载是由类加载器(ClassLoader)和它的子类来实现的,Java中的类加载器是一个重要的Java运行时系统组件,它负责在运行时查找和装入类文件中的类。

由于Java的跨平台性,经过编译的Java源程序并不是一个可执行程序,而是一个或多个类文件。当Java程序需要使用某个类时,JVM会确保这个类已经被加载、连接(验证、准备和解析)和初始化。

类的加载是指把类的.class文件中的数据读入到内存中,通常是创建一个字节数组读入.class文件,然后产生与所加载类对应的Class对象。加载完成后,Class对象还不完整,所以此时的类还不可用。当类被加载后就进入连接阶段,这一阶段包括验证、准备(为静态变量分配内存并设置默认的初始值)和解析(将符号引用替换为直接引用)三个步骤。

最后JVM对类进行初始化,包括:1)如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化,那么就先初始化父类;2)如果类中存在初始化语句,就依次执行这些初始化语句。 类的加载是由类加载器完成的,类加载器包括:根加载器(BootStrap)、扩展加载器(Extension)、系统加载器(System)和用户自定义类加载器(java.lang.ClassLoader的子类)。从Java 2(JDK 1.2)开始,类加载过程采取了父亲委托机制(PDM)。PDM更好的保证了Java平台的安全性,在该机制中,JVM自带的Bootstrap是根加载器,其他的加载器都有且仅有一个父类加载器。类的加载首先请求父类加载器加载,父类加载器无能为力时才由其子类加载器自行加载。

JVM不会向Java程序提供对Bootstrap的引用。

# 什么是 tomcat 类加载机制?

在 tomcat 中类的加载稍有不同,如下图:

classLoader001

当 tomcat启动时,会创建几种类加载器: Bootstrap 引导类加载器 加载 JVM启动所需的类,以及标准扩展类(位于jre/lib/ext 下) System 系统类加载器 加载 tomcat 启动的类,比如bootstrap.jar,通常在 catalina.bat 或者 catalina.sh 中指定。位于CATALINA_HOME/bin 下。

最近修改于: 2023/11/27 00:41:26
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