关于java:JVM系列3Class文件加载过程

JVM 系列笔记目录

• 虚拟机的根底概念
• class 文件构造
• class 文件加载过程
• jvm 内存模型
• JVM 罕用指令
• GC 与调优

Class 文件加载过程

JVM 加载 Class 文件次要分 3 个过程：Loading、Linking、Initialzing

1.Loading

Loading 的过程就是通过类加载器将 .class 文件加载到 jvm 内存中过程。须要了解双亲委派机制、类加载器 ClassLoader，加载过程如下。

#### ClassLoader

不同的类加载器加载范畴不一样，以 Java8 中的为例。

• BootClassLoader 加载范畴sun.boot.class.paht
• ExtClassLoader 加载范畴java.ext.dirs
• AppClassLoader 加载范畴java.class.path
• CustomClassLoader 可自定义加载范畴

前三个加载器来自 JDK 的 Launcher 类，三个 ClassLoader 作为 Launcher 的外部类，感兴趣能够查看下源码。

开发者也能够自定义的 ClassLoader，自定义记录范畴。

双亲委派机制

自底向上查看该类是否曾经加载，parent 方向；自顶向下进行类的理论查找和加载，child 方向。
类的加载遵循双亲委派机制，次要是出于平安的思考。双亲委派机制是如何实现的，上面源码会解释。

留神：双亲委派中存在所谓的父加载器并不是加载器的加载器，只是翻译的问题，别混同了类的继承概念。

ClassLoader 源码

ClassLoader 源码中比拟重要的一个函数是 loadClass()，执行过程是：findLoadedClass()->parrent.loadClass()->findClass(), 第一步是自底向上查问是否曾经加载，第二步是自顶向下查找加载类。这里就规定或是说实现了双亲委派机制。具体见ClassLoader 的源码。

自定义 ClassLoader

如何自定义 ClassLoader？能够继承 ClassLoader 类，从新本人的 findClass(), 在外面调用defineClass() 来实现自定义加载特定范畴的类。

如何突破双亲委派机制，哪种情景下突破过？

从下面的 ClassLoader 源码中大略能看出是如何实现了双亲委派机制的，从这动手能够通过 2 种形式突破该机制：

1. super(parent)指定 parent 会突破该机制
2. 自定义 ClassLoader 重写 loadClass() 也能够突破

何时突破过？双亲委派机制并不是不能突破，某些非凡场景下也会抉择突破该机制。

1. JDK 1.2 之前，自定义 ClassLoader 必须重写loadClass()，突破过。
2. 线程 ThreadContextClassLoader 能够实现根底类调用实现类代码，通过 thread.setContextClassLoader 指定。
3. 热启动热部署，如 tomcat 都有本人模块指定的 classloader，能够加载同一类库的不同版本。

Class 执行形式

Class 执行形式分为 3 种：解释执行、编译执行、混合执行，各有优缺点，可通过参数指定。

• 1. 解释执行：应用 bytecode intepreter 解释器解释执行，该模式启动很快，执行稍慢，可通过 -Xint 参数指定该模式。
• 2. 编译执行：应用 Just in time Complier JIT 编译器编译执行，该模式执行很快，编译很慢，可通过 -Xcomp 参数指定该模式。
• 3. 混合执行：默认的模式，解释器 + 热点代码编译，开始解释执行，启动较快，对热点代码进行实时监测和编译成本地代码执行，可通过 -Xmixed 参数指定该模式。

热点代码监测：屡次被调用的办法用办法计数器，屡次被调用的循环用循环计数器，可通过参数 -XX:CompileThreshold = 10000 指定触发 JIT 编译的阈值。

2.Linking

Linking 链接的过程分 3 个阶段：Vertification、Preparation、Resolution。

• Vertification：验证 Class 文件是否合乎 JVM 规定。
• Preparation：给动态成员变量赋默认值
• Resolution：将类、办法、属性等符号援用解释为间接援用；常量池中的各种符号援用解释为指针、偏移量等内存地址的间接援用

3. Initializing

调用初始化代码clint, 给动态成员变量赋初始值。

这里能够理解下必须初始化的 5 种状况：

• new getstatic putstatic invokestatic指令，拜访 final 变量除外
• java.lang.reflect对类进行反射调用时
• 初始化子类的时候，父类必须初始化
• 虚拟机启动时，被执行的主类必须初始化
• 动静语言反对 java.lang.invoke.MethodHandler 解释的后果为 REF_getstatic REF_putstatic REF_invokestatic 的办法句柄时，该类必须初始化。

4. 总结思考

设计模式中单例模式的双重查看的实现，INSTANCE是否须要加valatile？

public class Mgr06 {
    // 是否须要加 volatile?
    private static volatile Mgr06 INSTANCE;

    private Mgr06() {}

    public static Mgr06 getInstance() {if (INSTANCE == null) {
            // 双重查看
            synchronized (Mgr06.class) {if(INSTANCE == null) {
                    try {Thread.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
                    }
                    // new 了对象，不为 null, 但未实现变量的初始化复制，对象处于半初始化状                    态，其它线程有可能取到半初始化的对象。INSTANCE = new Mgr06();}
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
}

集体认为是须要加的。思考方向，class文件 load 到内存，给动态变量赋默认值，再赋初始值，new 对象的时候，首先要申请内存空间，而后给成员变量赋默认值，接下来给成员变量赋初始值，这个过程中对象有可能处于半初始化状态，多线程并发下别的线程有可能取到半初始化的对象，加 volatile 可保障线程的可见性。

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