Java笔记简要总结-类在Java虚拟机中如何玩耍的

2024-01-15 05:59
文章标签 java 总结 笔记 虚拟机 简要 玩耍

本文主要是介绍Java笔记简要总结-类在Java虚拟机中如何玩耍的，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

在这里插入图片描述

🍎 博客主页：@风一样的美狼子
🍎 欢迎关注：👍点赞🍃收藏🔥留言
🍎系列专栏： 《云平台实战》、《Linux随你玩-实操》
🍎在阳光下灿烂，风雨中奔跑，泪水中成长，拼搏中展望。🍎
🍎一起加油，去追寻、去成为更好的自己！🍎

文章目录

  • 前言
  • 1、类
    • 1.1、类装载的执行过程
    • 1.2、类加载器种类以及加载范围
      • 1.2.1、启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）
      • 1.2.2、扩展类加载器（Extension ClassLoader）
      • 1.2.3、应用程序类加载器（Application ClassLoader）
      • 1.2.4、自定义类加载器（User ClassLoader）
      • 1.2.5、模块化中的类加载器
        • 1.2.5.1、JDK9中类加载器的变化
        • 1.2.5.2、OSGi模块化服务
    • 1.3、 双亲委派是什么
    • 1.4、为什么需要有双亲委派呢
    • 1.5、既然需要有双亲委派为何还要破坏双亲委派模型呢
    • 1.6、如何破坏双亲委派模型
    • 1.7、如何自定义一个类加载器
    • 1.8、 热部署原理
    • 1.9、结语

前言

     JVM是Java Virtual Machine(Java虚拟机)的缩写,JVM是一种用于计算设备的规范,它是一个虚构出来的计算机，那我们使用的类是如何进入JVM 这个神秘世界的了？它在里面都发生了什么？今天我就带领大家揭晓它的 神秘面纱，GO！

1、类

1.1、类装载的执行过程

类装载分为以下 5 个步骤：

  1. 加载： 根据查找路径找到相应的 class 文件中的二进制数据读入到内存中，并为之创建一个java.lang.Class对象； 通过使用不同的类加载器可以从不同来源加载类的二进制数据，
       通常有如下几种来源：
          a.从本地文件系统加载
          b.从jar包加载
          c.通过网络加载
          d.把一个Java源文件动态编译，并执行加载
  2. 检查： 检查加载的 class 文件的正确性；（文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证）
  3. 准备： 给类中的静态变量分配内存空间，并设置默认初始值；
  4. 解析： 虚拟机将常量池中的符号引用替换成直接引用的过程。符号引用就理解为一个标示，> >而在直接引用直接指向内存中的地址；
  5. 初始化： 对静态变量和静态代码块执行初始化工作。

类其实还有其它过程：

使用： 对象都出来了，业务系统直接调用阶段。
卸载： 用完了，可以被GC回收了。

1.2、类加载器种类以及加载范围

类加载器负责加载所有的类，其为所有被载入内存的类生成一个java.lang.Class实例对象。
在这里插入图片描述

1.2.1、启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）

最顶层类加载器，该类没有父加载器，用来加载Java的核心类，启动类加载器的实现依赖于底层操作系统，属于虚拟机实现的一部分，它并不继承自java.lang.classLoader。
负责加载jvm的核心类库，比如java.lang.*等，从系统属性中的sun.boot.class.path所指定的目录中加载类库。他的具体实现由Java虚拟机底层C++代码实现。

1.2.2、扩展类加载器（Extension ClassLoader）

它的父类为启动类加载器，扩展类加载器是纯java类，是ClassLoader类的子类，负责加载JRE的扩展目录。

从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或者从JDK的安装目录的jre/lib/ext子目录（扩展目录）下加载类库，如果把用户的jar文件放在这个目录下，也会自动由扩展类加载器加载。继承java.lang.ClassLoader。

1.2.3、应用程序类加载器（Application ClassLoader）

它的父类为扩展类加载器，它从环境变量classpath或者系统属性java.lang.path所指定的目录中加载类，继承自java.lang.ClassLoader。

1.2.4、自定义类加载器（User ClassLoader）

除了上面三个自带的以外，用户还能制定自己的类加载器，但是所有自定义的类加载器都应该继承自java.lang.ClassLoader。比如热部署、tomcat都会用到自定义类加载器。

1.2.5、模块化中的类加载器

JDK9开始引入模块化，是为了能够实现模块化的“可配置封装隔离机制”。
某个类库到底是在模块还是在传统的jar包，只取决于他存放在哪种路径上。
在这之前，如果类路径中确实了运行时依赖的类型，那就只能等程序运行到发生该类型的加载，连接时才会报运行异常。
在JDK9之后，如果启用了模块化进行封装，模块就可以声明对其他模块的显式依赖，这样JVM就能够在启动时验证应用程序的完备性。

1.2.5.1、JDK9中类加载器的变化

1、扩展类加载器（Extension Class Loader）被平台类加载器（Platform Class Loader）取代。
2、Java类库不再保留\lib\ext，JDK已基于模块化进行构建（原来的rt.jar和tools.jar被拆分成数十个JMOD）。
3、取消了\jre目录，因为随时可以组合构建出程序运行所需的jre，如我们只需要使用java.base模型中的类型，那么随时可以打包出一个jre，需要如下命令：
jlink -p $JAVA_HOME/jmods --add-modules java.base --output jre
4、平台类加载器（Platform Class Loader）和应用类加载器（Application Class
Loader）都不再派生自java.net.URLClassLoader，而全部继承jdk.internal.loader.BuiltinClassLoader。
5、当平台及应用程序类加载器收到类加载请求，在委派给父加载器加载前，先判断该类是否能够归属到某个系统模块中，如果可以找到归属系统模块，就优先委派给负责那个模块的加载器加载。
因此模块化中的类加载委派关系如下：（与三层类加载器图对比）

在这里插入图片描述

1.2.5.2、OSGi模块化服务

在JDK9之后OSGi的热部署成为当下流行的一项优势。
它通过自定义类加载机制实现，每一个程序模块（Bundle）都有一个属于自己的类加载器，当需要更换一个Bundle时，就把Bundle联通类加载器一起换掉，以实现热替换。
在此环境下，类加载器不再需要双亲委派模型的树状结构，而是进一步发展为更加复杂的网状结构。

1.3、 双亲委派是什么

如果一个类加载器收到了类加载的请求，他首先会从自己缓存里查找是否之前加载过这个class，加载过直接返回，没加载过的话他会把这个请求委派给父类加载器去完成，每一层都是如此，类似递归，一直递归到顶层父类。
也就是Bootstrap ClassLoader，只要加载完成就会返回结果，如果顶层父类加载器无法加载此class，则会返回去交给子类加载器去尝试加载，若最底层的子类加载器也没找到，则会抛出ClassNotFoundException。

1.4、为什么需要有双亲委派呢

主要还是防止内存中出现多份同样的字节码，安全。

比如自己重写个java.lang.Object并放到Classpath中，没有双亲委派的话直接自己执行了，那不安全。双亲委派可以保证这个类只能被顶层Bootstrap Classloader类加载器加载，从而确保只有JVM中有且仅有一份正常的java核心类。如果有多个的话，那么就乱套了。比如相同的类instance
of可能返回false，因为可能父类不是同一个类加载器加载的Object。

1.5、既然需要有双亲委派为何还要破坏双亲委派模型呢

Jdbc为什么要破坏双亲委派模型？
以前的用法是未破坏双亲委派模型的，比如Class.forName(“com.mysql.cj.jdbc.Driver”);

而在JDBC4.0以后，开始支持使用spi的方式来注册这个Driver，具体做法就是在mysql的jar包中的META-INF/services/java.sql.Driver文件中指明当前使用的Driver是哪个，然后使用的时候就不需要我们手动的去加载驱动了，我们只需要直接获取连接就可以了。
Connection con = DriverManager.getConnection(url, username, password);

为什么JDBC需要破坏双亲委派模式呢？
**原因是原生的JDBC中Driver驱动本身只是一个接口，并没有具体的实现，具体的实现是由不同数据库类型去实现的。**例如，MySQL的mysql-connector-*.jar中的Driver类具体实现的。

原生的JDBC中的类是放在rt.jar包的，是由Bootstrap加载器进行类加载的，在JDBC中的Driver类中需要动态去加载不同数据库类型的Driver类，而mysql-connector-*.jar中的Driver类是用户自己写的代码，那Bootstrap类加载器肯定是不能进行加载的，既然是自己编写的代码，那就需要由Application类加载器去进行类加载。
这个时候就引入线程上下文件类加载器(Thread Context ClassLoader)，通过这个东西程序就可以把原本需要由Bootstrap类加载器进行加载的类由Application类加载器去进行加载了。

Tomcat为什么要破坏双亲委派模型？
因为一个Tomcat可以部署N个web应用，但是每个web应用都有自己的classloader，互不干扰。

如web1里面有com.test.A.class，web2里面也有com.test.A.class，如果没打破双亲委派模型的话，那么web1加载完后，web2在加载的话会冲突。
因为只有一套classloader，却出现了两个重复的类路径，所以tomcat打破了，他是线程级别的，不同web应用是不同的classloader。
Java spi 方式，比如jdbc4.0开始就是其中之一。
热部署的场景会破坏，否则实现不了热部署。

1.6、如何破坏双亲委派模型

重写loadClass方法，别重写findClass方法，因为loadClass是核心入口，将其重写成自定义逻辑即可破坏双亲委派模型。

1.7、如何自定义一个类加载器

只需要继承java.lang.Classloader类，然后覆盖他的findClass(String name)方法即可，该方法根据参数指定的类名称，返回对应 的Class对象的引用。

1.8、 热部署原理

采取破坏双亲委派模型的手段来实现热部署，默认的loadClass()方法先找缓存，你改了class字节码也不会热加载，所以自定义ClassLoader，去掉找缓存那部分，直接就去加载，也就是每次都重新加载。

1.9、结语

各位看官今天就到此为止，此系列简要笔记后续会不断更新，🍎 欢迎关注：👍点赞🍃收藏🔥留言！
在这里插入图片描述

这篇关于Java笔记简要总结-类在Java虚拟机中如何玩耍的的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/607885。

相关文章

HarmonyOS学习(七)——UI（五）常用布局总结

HarmonyOS学习(七)——UI（五）常用布局总结

自适应布局 1.1、线性布局（LinearLayout） 通过线性容器Row和Column实现线性布局。Column容器内的子组件按照垂直方向排列，Row组件中的子组件按照水平方向排列。 属性说明space通过space参数设置主轴上子组件的间距，达到各子组件在排列上的等间距效果alignItems设置子组件在交叉轴上的对齐方式，且在各类尺寸屏幕上表现一致，其中交叉轴为垂直时，取值为Vert
阅读更多...
JVM 的类初始化机制

JVM 的类初始化机制

前言 当你在 Java 程序中new对象时，有没有考虑过 JVM 是如何把静态的字节码（byte code）转化为运行时对象的呢，这个问题看似简单，但清楚的同学相信也不会太多，这篇文章首先介绍 JVM 类初始化的机制，然后给出几个易出错的实例来分析，帮助大家更好理解这个知识点。 JVM 将字节码转化为运行时对象分为三个阶段，分别是：loading 、Linking、initialization
阅读更多...
Spring Security 基于表达式的权限控制

Spring Security 基于表达式的权限控制

前言 spring security 3.0已经可以使用spring el表达式来控制授权，允许在表达式中使用复杂的布尔逻辑来控制访问的权限。 常见的表达式 Spring Security可用表达式对象的基类是SecurityExpressionRoot。 表达式描述hasRole([role])用户拥有制定的角色时返回true （Spring security默认会带有ROLE_前缀）,去
阅读更多...
浅析Spring Security认证过程

浅析Spring Security认证过程

类图 为了方便理解Spring Security认证流程，特意画了如下的类图，包含相关的核心认证类 概述 核心验证器 AuthenticationManager 该对象提供了认证方法的入口，接收一个Authentiaton对象作为参数; public interface AuthenticationManager {Authentication authenticate(Authenti
阅读更多...
Spring Security--Architecture Overview

Spring Security--Architecture Overview

1 核心组件 这一节主要介绍一些在Spring Security中常见且核心的Java类，它们之间的依赖，构建起了整个框架。想要理解整个架构，最起码得对这些类眼熟。 1.1 SecurityContextHolder SecurityContextHolder用于存储安全上下文（security context）的信息。当前操作的用户是谁，该用户是否已经被认证，他拥有哪些角色权限…这些都被保
阅读更多...
Spring Security基于数据库验证流程详解

Spring Security基于数据库验证流程详解

Spring Security 校验流程图 相关解释说明（认真看哦） AbstractAuthenticationProcessingFilter 抽象类 /*** 调用 #requiresAuthentication(HttpServletRequest, HttpServletResponse) 决定是否需要进行验证操作。* 如果需要验证，则会调用 #attemptAuthentica
阅读更多...
Spring Security 从入门到进阶系列教程

Spring Security 从入门到进阶系列教程

Spring Security 入门系列 《保护 Web 应用的安全》 《Spring-Security-入门（一）：登录与退出》 《Spring-Security-入门（二）：基于数据库验证》 《Spring-Security-入门（三）：密码加密》 《Spring-Security-入门（四）：自定义-Filter》 《Spring-Security-入门（五）：在 Sprin
阅读更多...
Java架构师知识体认识

Java架构师知识体认识

源码分析 常用设计模式 Proxy代理模式Factory工厂模式Singleton单例模式Delegate委派模式Strategy策略模式Prototype原型模式Template模板模式 Spring5 beans 接口实例化代理Bean操作 Context Ioc容器设计原理及高级特性Aop设计原理Factorybean与Beanfactory Transaction 声明式事物
阅读更多...
Java进阶13讲__第12讲_1/2

Java进阶13讲__第12讲_1/2

多线程、线程池 1.  线程概念 1.1  什么是线程 1.2  线程的好处 2.   创建线程的三种方式 注意事项 2.1  继承Thread类 2.1.1 认识  2.1.2  编码实现  package cn.hdc.oop10.Thread;import org.slf4j.Logger;import org.slf4j.LoggerFactory
阅读更多...
学习hash总结

学习hash总结

2014/1/29/   最近刚开始学hash，名字很陌生，但是hash的思想却很熟悉，以前早就做过此类的题，但是不知道这就是hash思想而已，说白了hash就是一个映射，往往灵活利用数组的下标来实现算法，hash的作用：1、判重；2、统计次数；
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2