JVM之JAVA类加载机制和类加载器(ClassLoader)的详解

类加载机制，其实之前也有说过，JVM如果想执行相关的业务逻辑，应该是通过java的class文件进行读取，JVM用来存储加载的类信息，常量，静态变量，编译后的代码等数据，虚拟机规范中这是一个逻辑区划。具体实现根据不同虚拟机来实现。Hotspot在jdk7中方法区放在了永久区，jdk8放在元数据空间，并且通过GC机制对这个区域进行管理。

（一）类生命周期

• ① 介绍

如何去读取的，读取的机制是什么样的，总不能一直不解的，这样会感觉不太舒服，有中强迫症的感觉，不懂很难受。

• ② 加载

读取二进制内容

• ③ 验证

yan验证class文件格式规范，语义分析，引用验证，字节码验证。必须有一定的规范。不能随意的进行加载，不像咱们普通人一句话：不干不净吃了没病。

• ④ 准备

分配内存。设置static修饰的变量初始值。

• ⑤ 解析

类，接口，字段，类方法等解析。用的时候就可以用的到。

• ⑥ 初始化

为静态变量赋值，执行静态代码块。

• ⑦ 使用

创建实例对象。

• ⑧ 卸载

从JVM方法区中卸载。从生到消亡。

（二）类加载器

• ① 介绍

在java里面有个专门的工具叫做类加载器，搜索网络，jar，zip，文件夹，二进制数据，内存等制定位置的类资源。一个java程序运行，最少有伞个类加载实例，负责不同类的加载。

• ② Bootstrap loader 核心类库加载器

C、C++实现，无对应java类：null 加载JRE_HOME/jre/lib目录，或用户配置的目录JDK核心类库rt.jar String。（先有个C才有的JAVA，底层还是通过C和C++来实现的），核心的重点是谁都不能少，少了无法存活。

• ③ Extension Class Loader 扩展类库加载器

ExtClassLoader的实例：加载JRE_HOME/jre/lib/ext目录，JDK扩展包，用户的配置目录（不谈恋爱没女朋友不行，其实没有女朋友一样可以活）

• ④ Application Class loader 用户应用程序加载器

AppClassLoader的实例：加载java.class.path指定的目录。用户应用程序class-path 或者java命令运行时参数 -cp（开发人员写的代码，对应类存放在哪里，JAVA是怎么知道的，为什么用eclipse和idea右键可以直接跑了，其实就是在底层指定目录地址，进行了加载）

（三）验证问题

• ① 查看类对应的加载器

通过JDK - API 进行查看：java.lang.类名.getClassLoader(), 返回装载类的加载器，如果类是BootstrapClassLoader加载的，那么这个方法在这种实现中就返回null。

1. Bootstrap Loader核心类库加载器
2. Extension Class Loader 扩展类加载器
3. Application Class loader用户应用程序加载器

示例

public class ClassLoaderView {

 public static void main(String[] args) throws Exception {
 // 加载核心类库的 BootStrap ClassLoader
 System.out.println("核心类库加载器："
 + ClassLoaderView.class.getClassLoader().loadClass("java.lang.String").getClassLoader());
 // 加载拓展库的 Extension ClassLoader
 System.out.println("拓展类库加载器：" + ClassLoaderView.class.getClassLoader()
 .loadClass("com.sun.nio.zipfs.ZipCoder").getClassLoader());
 // 加载应用程序的
 System.out.println("应用程序库加载器：" + ClassLoaderView.class.getClassLoader());

 // 双亲委派模型 Parents Delegation Model
 System.out.println("应用程序库加载器的父类：" + ClassLoaderView.class.getClassLoader().getParent());
 System.out.println(
 "应用程序库加载器的父类的父类：" + ClassLoaderView.class.getClassLoader().getParent().getParent());
 }
}

• ② JVM如何知道类的位置

class信息存放在不同的位置，桌面jar，项目bin目录，target目录等等，查看openjdk源代码：sun.misc.Launcher.AppClassLoader，结论：读取java.class.path配置，指定去哪里地址加载类资源验证过程：利用jps，jcmd两个命令
1.jps查看本机JAVA进程

2.查看运行配置：jcmd 进程号 VM.system_properties

jcmd查看的 java.class.path 里面加载了很多对应的路径，其中就包括idea里面对应这个类的路径。

• ③ 类不会重复加载

类的唯一性：同一个类加载器，类名一样，代表是同一个类。

识别方式：ClassLoader instance id + PackageName + ClassName
验证方式：使用类加载器，对同一个class类的不同版本，进行多次加载，检查是否加载到最新的代码。

LoaderTest 类

import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;

/**
 * 指定class 进行加载e
 */
public class LoaderTest {
 public static void main(String[] args) throws Exception {
 URL classUrl = new URL("file:D:\\");//jvm 类放在位置

 URLClassLoader parentLoader = new URLClassLoader(new URL[]{classUrl});

 while (true) {
 // 创建一个新的类加载器
 URLClassLoader loader = new URLClassLoader(new URL[]{classUrl});

 // 问题：静态块触发
 Class clazz = loader.loadClass("HelloWorld");
 System.out.println("HelloWorld所使用的类加载器：" + clazz.getClassLoader());

 Object newInstance = clazz.newInstance();
 Object value = clazz.getMethod("test").invoke(newInstance);
 System.out.println("调用getValue获得的返回值为：" + value);

 Thread.sleep(3000L); // 1秒执行一次
 System.out.println();
 }
 }
}

HelloWorld 类

public class HelloWorld {
 public static String value = getValue();

 static {
 System.out.println("########### static code");
 }

 private static String getValue(){
 System.out.println("########## static method");
 return "netease";
 }

 public void test(){
 System.out.println("hello world 001" +value);
 }
}

不停止LoaderTest，修改java类HelloWorld编译成class。发现打印的内容不发生改变。
说明没有重复的进行加载。

• ④ 类的卸载

类什么时候会被卸载，满足下面2个条件
1.该class所有的实例都已经被GC
2.加载改类的classLoader实例已经被gc
验证方式 jvm启动增加 -verbose:class参数，输出类加载和卸载的日志信息。

LoaderTest 类

import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;

/**
 * 指定class 进行加载e
 */
public class LoaderTest {
 public static void main(String[] args) throws Exception {
 URL classUrl = new URL("file:D:\\");//jvm 类放在位置

 URLClassLoader parentLoader = new URLClassLoader(new URL[]{classUrl});

 while (true) {
 // 创建一个新的类加载器
 URLClassLoader loader = new URLClassLoader(new URL[]{classUrl});

 // 问题：静态块触发
 Class clazz = loader.loadClass("HelloWorld");
 System.out.println("HelloWorld所使用的类加载器：" + clazz.getClassLoader());

 Object newInstance = clazz.newInstance();
 Object value = clazz.getMethod("test").invoke(newInstance);
 System.out.println("调用getValue获得的返回值为：" + value);


 System.out.println();

 // help gc -verbose:class
 newInstance = null;
 loader = null;
 System.gc();
 Thread.sleep(3000L); // 1秒执行一次
 }
 }
}

• ⑤ 双亲委派模型

一种行为的约束，为了避免重复加载，由下到上逐级委托，由上到下逐级查找。首先不会自己去尝试加载类，而是把这个请求委派给父加载器去完成，每一个层次的加载器都是如此，因此所有的类加载请求都会传给上层的启动类加载器。
只有当父加载器反馈自己无法完成该加载请求（该加载器的搜索范围中没有找到对应的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

双亲委派模型其实就是败家子模型，从下到上一层一层的委托，结果上层也搞不定，在从上到下一层一层的查找告诉最底层搞不定，自己想办法。类加载器之间不存在父类子类的关系，可以理解为逻辑上定义的上下级关系。

import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;

/**
 * 热加载，指定class 进行加载e
 */
public class LoaderTest1 {
 public static void main(String[] args) throws Exception {
 URL classUrl = new URL("file:D:\\");
 // 测试双亲委派机制
 // 如果使用此加载器作为父加载器,则下面的热更新会失效,因为双亲委派机制,HelloWorld实际上是被这个类加载器加载的;
 URLClassLoader parentLoader = new URLClassLoader(new URL[]{classUrl});

 while (true) {
 // 创建一个新的类加载器，它的父加载器为上面的parentLoader
 URLClassLoader loader = new URLClassLoader(new URL[]{classUrl}, parentLoader );

 Class clazz = loader.loadClass("HelloWorld");
 System.out.println("HelloWorld所使用的类加载器：" + clazz.getClassLoader());
 Object newInstance = clazz.newInstance();
 Object value = clazz.getMethod("test").invoke(newInstance);
 System.out.println("调用getValue获得的返回值为：" + value);

 // help gc
 newInstance = null;
 value = null;

 System.gc();
 loader.close();

 Thread.sleep(3000L); // 1秒执行一次
 System.out.println();
 }
 }
}

按照逻辑情况下，while (true) 内 每次new一个新的URLClassLoader，如果D盘的Helloorld发生改变的话，类加载也会重新加载新的导致，每次都是新的。但是有了双亲委派模型，他直接找他的上级加载器，上级一直是老的他不直接用他了，也就是说本身就是个败类肯定不会用自己的东西，肯定用上级的，所以改变的HelloWorld类不会被重新加载。

PS：千万不要将双亲认为是父节点，就是一个逻辑上定义的上下级关系。