[Java] Carga de clases Java y cargador de clases

prefacio

La fase de carga de clases de Java se divide en: carga, enlace e inicialización, y el proceso de enlace incluye: verificación, preparación y resolución.

1. Cargando

Cargue el código de bytes de la clase en el área del método y use internamente la clase de instancia de C++ para describir la clase de Java.

Campos importantes de instanceKclass:

• _java_mirror: espejo de clase Java, que almacena la dirección del objeto de clase, por ejemplo, para String, almacena String.class
• _super: la clase padre
• _métodos: el método
• _constants: el grupo de constantes
• _class_loader: cargador de clases
• _vtable: tabla de métodos virtuales
• _itable: tabla de métodos de interfaz

2. Enlaces

La fase de vinculación consta de 验证、准备、初始化tres partes.

verificar

Verifique que la clase cumpla con la especificación JVM y realice controles de seguridad, por ejemplo: verifique el número mágico del archivo Java

Preparar

Asignar espacio de direcciones para variables estáticas, establecer valores predeterminados

• La asignación y asignación de variables estáticas son dos pasos, la asignación de espacio se completa en la fase de preparación y la asignación se completa en la fase de inicialización;
• Si la variable estática es de tipo final y el tipo de variable es un tipo de datos básico o un objeto de cadena, se asigna en la fase de preparación;
• Si la variable estática es de tipo final y el tipo de variable es un objeto de referencia, todavía se asigna en la fase de inicialización;

analizar

resuelve las referencias simbólicas en el grupo constante para referencias directas

3. Inicialización

Inicialice call ()v, es decir, ejecute el constructor de la clase, bloques de código, etc., y la máquina virtual garantiza la seguridad de subprocesos de esta clase

momento

En pocas palabras, la inicialización de clase es perezosa

• La clase donde se encuentra el método principal siempre se inicializará primero;
• La primera vez que acceda a la variable estática o método estático de la clase, debido a que estas variables no son definitivas, serán asignadas durante la fase de inicialización de la clase;
• La inicialización de la subclase provocará la inicialización de la clase principal;
• La variable estática de la clase principal del método de la subclase provocará la inicialización de la clase principal;
• Clase.forName;
• inicialización de nuevas causas;

no desencadena la inicialización de la clase

• Las variables estáticas finales estáticas (tipos básicos y cadenas) de la clase de acceso no serán inicializadas, debido a que la asignación de estas variables está en etapa de preparación;
• class object.class no desencadena la inicialización de la clase;
• La creación de una matriz de esta clase no activa la inicialización;
• El método loadClass del cargador de clases;
• Cuando el parámetro 2 de Class.forName es falso

4. Cargador de clases

Tome JDK8 como ejemplo

nombre	Dónde cargar las clases	ilustrar
Cargador de clases Bootstrap	JAVA_HOME/jre/lib	sin acceso directo
Extensión ClassLoader	JAVA_HOME/jre/lib/ext	Superior es Bootstrap ClassLoader, el acceso es nulo
Cargador de clases de aplicaciones	ruta de clase	El superior es Extensión ClassLoader
cargador de clases personalizado	padre personalizado	为 Cargador de clases de aplicaciones

El papel del cargador de clases: cargar el bytecode binario de la clase

Delegación de Padres

El modo de delegación padre es un mecanismo de carga de clases Java, que define una relación padre-hijo jerárquica, y el cargador de clases padre delega las solicitudes hacia abajo hasta que se encuentra un cargador de clases adecuado.

• Primero, verificará el caché para averiguar si el cargador ya ha cargado esta clase y, si no, irá al cargador de clases principal para encontrarlo;
• Si no se encuentra en la memoria caché, el cargador de clases se utilizará de arriba a abajo para crear la clase;
• Finalmente regrese a esta clase;

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // First, check if the class has already been loaded
            // 检查缓存，是否已经加载过这个类
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    if (parent != null) {
                        // 向上级的累加器中找
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        // 向 Bootstrap 类加载器中找
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }
            	// 如果缓存没有找到，就去创建
                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    long t1 = System.nanoTime();
                    // 调用 findClass 去创建类
                    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) {
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }