一个简单程序的类加载流程答案

【问题标题】：Flow of class loading for a simple program一个简单程序的类加载流程
【发布时间】：2013-12-27 06:35:52
【问题描述】：

我现在才刚刚开始学习 Java 的内部架构。我已经大致理解了类加载的概念，它在jvm 运行时加载所需的类，在找不到类时抛出ClassNotFoundException，并且特定的类加载器会加载该类引用的类。

谁能在下面的示例Java代码中清楚地解释类加载的流程，即引导类加载和用户定义类加载的顺序。

import java.io.File;
public class Sample
{
    public static void main(String[] args)
    {
        String fileName = "sample";
        File file = new File(fileName);
        file.isFile();
    }
}

我还从参考资料中了解到“classloader 维护它加载的类的命名空间”。通过命名空间，这是否意味着类的字面名称？也有人可以解释一下它的含义/优势吗？

【问题讨论】：

一个很好的入门资源zeroturnaround.com/rebellabs/…
javarevisited.blogspot.in/2012/12/…
每个问题只问一个问题。第一个已经足够好了。
也看看stackoverflow.com/questions/18214174/…
archive.oreilly.com/pub/a/onjava/2005/01/26/classloading.html 我觉得这个链接很有帮助

标签： java classloader

【解决方案1】：

您将按如下方式运行Sample 课程

> java Sample

对于小魔法，查看-verbose:class 选项的输出，您会看到大量以下行..

[Opened C:\jdk1.6.0_14\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.Object from C:\jdk1.6.0_14\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.io.Serializable from C:\jdk1.6.0_14\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.Comparable from C:\jdk1.6.0_14\jre\lib\rt.jar]
.
.
.
.
.
.
[Loaded java.security.cert.Certificate from C:\jdk1.6.0_14\jre\lib\rt.jar]
[Loaded Sample from file:/D:/tmp/]
[Loaded java.lang.Shutdown from C:\jdk1.6.0_14\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.Shutdown$Lock from C:\jdk1.6.0_14\jre\lib\rt.jar]

您会看到\jre\lib\rt.jar 中的一堆类已加载，远远早于Bootstrap 类加载器（或 Primordial ）加载您的类。这些是运行任何由 Bootstrap 加载的 Java 程序的先决条件。

另一组 jars 由 Extension 类加载器加载。在这个特定的示例中，不需要库 \jre\lib\ext 中的任何类，因此它没有被加载。但是扩展类加载器专门分配了从扩展库加载类的任务。

编辑：除了标准的平台 java 类，Sun/Oracle 还提供了一组用于扩展平台的核心 API 的 jar。放置在扩展 lib 文件夹中的 jar 会自动放置在类路径中，因此不需要明确包含在类路径中。这是同一主题的nice official article。

最后，在 Bootstrap 和 Extension 完成加载后，Application 类加载器会加载您的类 Sample。

【讨论】：

@Santhosh：谢谢..你的回答就足够了，但你还能更详细地介绍扩展类加载器吗？它的效用尚不清楚
@santosh +1 提到了-verbose:class 选项。

【解决方案2】：

Classloader hierarchy

每当一个新的 JVM 启动时，引导类加载器负责首先将关键的 Java 类（来自java.lang 包）和其他运行时类加载到内存中。引导类加载器是所有其他类加载器的父级。因此，它是唯一没有父母的。

接下来是扩展类加载器。它将引导类加载器作为父类，负责从保存在 java.ext.dirs 路径中的所有 .jar 文件中加载类——无论 JVM 的类路径如何，这些文件都可用。

从开发人员的角度来看，第三个也是最重要的类加载器是系统类路径类加载器，它是扩展类加载器的直接子级。它从CLASSPATH 环境变量、java.class.path 系统属性或-classpath 命令行选项指定的目录和jar 文件中加载类。

类加载器命名空间

在 Java 中，一个类是唯一标识的 ClassLoader + Class 因为同一个类可能被两个不同的类加载器加载。

Class A loaded by ClassLoader A != Class A loaded by ClassLoader B

它有什么帮助？

有助于为不同的类加载器定义不同的保护和访问策略。以使用不同类加载器加载的小程序为例，您不希望第三方应用程序全部访问您的资源。因此，为了安全起见，维护不同的命名空间很重要。

【讨论】：

这在一定程度上让我明白了一些事情。你能回答我关于类加载器命名空间的问题吗？
我已经添加了解释。希望对您有所帮助。
如何加载引导类加载器 - stackoverflow.com/questions/18214174/…

【解决方案3】：

JVM 在加载类的 permgen 区域维护一个运行时池。每当引用一个类时，默认类加载器会在类路径中找到该类并将其加载到此池中。这并不特定于用户定义的类或 JDK 中提供的类。当一个类被引用时，它被加载到内存中。

ClassLoader 加载的类内部存储在 ClassLoader 实例中

// The classes loaded by this class loader. The only purpose of this table
// is to keep the classes from being GC'ed until the loader is GC'ed.
private final Vector<Class<?>> classes = new Vector<>();

当需要将类添加到内存中时，调用以下函数：

// Invoked by the VM to record every loaded class with this loader.
void addClass(Class c) {
    classes.addElement(c);
}

找到了一个关于类加载器如何工作的有用图表。

【讨论】：

你的意思是说——“只要它的类加载器存在，这个类就存在”？？
是的，ClassLoader 实例不会被 GC，因为它被 JVM 线程引用。事实上，这就是为什么即使你有一个 Singleton 类，也可以使用两个不同的类加载器创建两个实例。
所以.. 你的意思是说“如果我有数百个类被同一个类加载器加载，那么在类加载器被 GC 之前，这些类将不会被 GC”？？......如何这效率高吗？
没有 ClassLoader 实例与堆中的任何其他对象相同。它没有被 GCed 的声明来自这样一个事实，即 ClassLoader 具有来自 JVM 线程的引用，这些线程一直运行到 Java 进程完成并且 JVM 关闭。例如，BootStrap 类加载器是一个本地实现，这意味着它的代码嵌入在 JVM 中。所以它的参考将永远存在。因此，我们说他们不是 GC 的潜在候选人。除了 GC 对它们的处理方式相同。
@TheLostMind 我不能肯定地说，但答案中发布的 Aniket 代码暗示 GC 对待它们没有区别；否则类加载器不需要保留Vector 以防止垃圾收集。

【解决方案4】：

Java 虚拟机 通过使用引导类加载器 (§5.3.1) 创建一个初始类来启动，该类以依赖于实现的方式指定。 Java 虚拟机然后链接初始类，初始化它和其中声明的静态实例变量，最后调用 公共类方法 void main(String[])。调用此方法会驱动所有进一步的执行。执行构成主要方法的 Java 虚拟机指令可能会导致附加类和接口的链接（并因此创建），以及调用附加方法。

阅读this链接

【讨论】：

【解决方案5】：

加载过程可以看成是Classloader之间的交互子系统和JVM的内存区域。

类加载器按三个一般步骤工作：1.) 加载 2.) 链接和 3.) 初始化。

类加载器子系统和内存区域发生在链接（除了其他交互！）

链接活动细分为 i.) 验证 ii.) 准备和 iii.) 解决。验证：更安全，检查有效编译。在步骤 ii.) 准备中 - 分配静态变量内存并分配默认值。而在

iii.) 解决：符号引用被替换为原始引用来自“方法区”的引用，其中包含类级别数据和静态变量。

JVM Arch

【讨论】：