【深入理解JVM】:类加载器(ClassLoader)与双亲委派模型

本文涉及到

类加载

每个编写的".java"拓展名类文件都存储着需要执行的程序逻辑,这些".java"文件经过Java编译器编译成拓展名为".class"的文件。

jvm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jvm的具体实现指定的。[来自官方规范]

".class"文件中保存着Java代码经转换后的虚拟机指令,当需要使用某个类时,虚拟机将会加载它的".class"文件,并创建对应的class对象,将class文件加载到虚拟机的内存,这个过程称为类加载。

类加载机制-双亲委派机制

jvm对class文件采用的是按需加载的方式,当需要使用该类时,jvm才会将它的class文件加载到内存中产生class对象。

在加载类的时候,是采用的双亲委派机制,即把请求交给父类处理的一种任务委派模式。

执行流程:

Java运行时进行类的加载

了解一下ClassLoader类中的比较重要的方法,写漏洞利用中回显等会用到。

loadClass(String)

该方法加载指定名称(包括包名)的二进制类型,该方法在JDK1.2之后不再建议用户重写但用户可以直接调用该方法,loadClass()方法是ClassLoader类自己实现的,该方法中的逻辑就是双亲委派模式的实现,其源码如下,loadClass(String name, boolean resolve)是一个重载方法,resolve参数代表是否生成class对象的同时进行解析相关操作。

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
      throws ClassNotFoundException
  {
      synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
          // 先从缓存查找该class对象,找到就不用重新加载
          Class<?> c = findLoadedClass(name);
          if (c == null) {
              long t0 = System.nanoTime();
              try {
                  if (parent != null) {
                      //如果找不到,则委托给父类加载器去加载
                      c = parent.loadClass(name, false);
                  } else {
                  //如果没有父类,则委托给启动加载器去加载
                      c = findBootstrapClassOrNull(name);
                  }
              } catch (ClassNotFoundException e) {
                  // ClassNotFoundException thrown if class not found
                  // from the non-null parent class loader
              }

              if (c == null) {
                  // If still not found, then invoke findClass in order
                  // 如果都没有找到,则通过自定义实现的findClass去查找并加载
                  c = findClass(name);

                  // this is the defining class loader; record the stats
                  sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                  sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                  sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
              }
          }
          if (resolve) {//是否需要在加载时进行解析
              resolveClass(c);
          }
          return c;
      }
  }

关于loadClass(),findClass(),defineClass()区别

如何实现一个ClassLoader

首先继承ClassLoader类,然后覆盖findClass(String name)方法即可完成一个带有双亲委派模型的类加载器。

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // 查看是否已经加载过该类,加载过的类会有缓存,是使用native方法实现的
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    //父类不为空则先让父类加载
                    if (parent != null) {
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                    //父类是null就是BootstrapClassLoader,使用启动类类加载器加载
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // 父类类加载器不能加载该类
                }

                //如果父类未加载该类
                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    long t1 = System.nanoTime();
                    //让当前类加载器加载
                    c = findClass(name);
                }
            }
            return c;
        }
    }

经典的模板方法模式,子类只需要实现findClass,关心从哪里加载即可。

还有一点,parent需要自己设置,可以放在构造函数里来做

参考链接:

jvm类加载器,类加载机制详解,看这一篇就够了

深入理解Java类加载器(ClassLoader)

知乎-类加载器面试题

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