Java 虚拟机的启动是通过引导类加载器(bootstrap class loader)创建一个初始类(initial class)来完成的,这个类是由虚拟机的具体实现指定的。
有如下的几种情况:
.class 文件 → JVM → 最终成为元数据模板,在这一过程中,ClassLoader 充当了运输工具,扮演了一个快递员的角色
1、通过一个类的全限定类名获取定义此类的二进制字节流
2、将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
3、在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区里这个类的各种数据的访问入口
JVM 支持两种类型的类加载器:引导类加载器(Bootstrap ClassLoader)和自定义类加载器(User-Defined ClassLoader)。
这里说的自定义类加载器并不是指由开发人员自定义的类加载器,在 Java 虚拟机规范中,将所有派生于抽象类ClassLoader 的所有类加载器都称为自定义类加载器。所以,无论类加载器的类型如何划分,在程序中,我们最常见的类加载器始终只有 3 个,如下图所示:
这四者之间是包含的关系,不是上下层,也不是子父类继承关系
这个类加载器使用 C/C++ 编写,嵌套在 JVM 内部
它用来加载 Java 核心类库 ( JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、resources.jar、sun.boot.class.path 路径下的内容),用于提供 Java 自身需要的类
并不继承 ClassLoader,没有父加载器
加载扩展类和应用程序类加载器,并指定为它们的父加载器
出于安全考虑,bootstrap 启动类加载器只加载包名为 java
、 javax
、 sun
开头的类
Java 语言编写,由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
实现
派生于 ClassLoader 类
父类加载器为启动类加载器
从 java.ext.dirs 系统属性所指定的目录中加载类库,或从 JDK 的安装目录的 jre/lib/ext
子目录(扩展目录)下加载类库。 如果用户创建的 JAR 放在此目录下,也会自动由扩展类加载器加载。
Java 语言编写,由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader
实现
派生于 ClassLoader 类
父类加载器为扩展类加载器
它负责加载环境变量 classpath 或系统属性 java.class.path
指定路径下的类库
该类加载器是程序中默认的类加载器,一般来说,Java 应用的类都是由它来完成加载
通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()
方法可以获取到该类加载器
在 Java 的日常应用程序开发中,类的加载几乎是由上述3种类加载器相互配合执行的,在必要时,我们还可以自定义类加载器,来定制类的加载方式。
方式 | 代码 |
---|---|
获取当前类的 ClassLoader | clazz.getClassLoader() |
获取当前线程上下文的 ClassLoader | Thread.currentThread().getContextClassLoader() |
获取系统的 ClassLoader | ClassLoader.getSystemClassLoader() |
获取调用者的 ClassLoader | DriverManager.getCallerClassLoader() |
Java 虚拟机对 class 文件采用的是 按需加载 的方式,也就是说当需要使用该类时才会将它的class文件加载到内存生成 class 对象。而且加载某个类的 class 文件时,Java 虚拟机采用的是 双亲委派 模式,即把请求交由父类处理,它是一种任务委派模式。
1、如果一个类加载器收到类加载请求,它不会自己先加载,而是委托给父类的加载器去执行
2、如果父类加载器还存在父类加载器,则进一步委托,直到到达最顶层的类加载器
3、如果父类加载器可以完成类的加载任务,就成功返回,如果不能完成再回退到子类加载器判断
比如A、B类都需要加载 String 类,如果不用委托而是自己加载自己的,则会在内存中生成两份字节码。
比如我们在自定义一个 java.lang.String 类,执行 main 方法的时候会报错,因为 String 是 java.lang 包下的类,应该由启动类加载器加载。
/* 错误: 在类 java.lang.String 中找不到 main 方法, 请将 main 方法定义为: public static void main(String[] args) 否则 JavaFX 应用程序类必须扩展javafx.application.Application */ public class String { public static void main(String[] args) { System.out.println("hello string"); } }
如果在 java.lang 包中定义 Jdk 中不存在的类呢?依然会报错
/* 异常:java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang */ public class Other { public static void main(String[] args) { System.out.println("hello other"); } }