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【JVM】JVM基础教程（二）

news 来源：原创 2025/7/17 13:35:10

上一篇：【JVM】JVM基础教程（一）-CSDN博客

类加载器

什么是类加载器（ClassLoader）

是Java虚拟机提供给应用程序去实现获取类和接口字节码数据的技术。

从这个定义可以得出结论：Java是允许开发者写点代码获取字节码信息的

类加载器只参与加载过程中的字节码获取并加载到内存这一部分

类加载的应用场景

类加载器的分类

类加载器分为两类

  • 一类是Java代码中实现的
  • 一类是Java虚拟机底层源码实现的

下图中

左边的属于第二类，我们Java开发者一般不用过多关注，这种类加载器保证我们程序运行时候的基础类调用的可靠性

右边的属于第一类，我们Java开发者要重点关注，这些类加载器继承自ClassLoader

类加载器的设计JDK8与8+的版本差别很大，9开始出现了模块化，所以8到9是一个分水岭

JDK8及以前的版本中默认的类加载器有如下几种：

不过学习编程一定要养成质疑的好习惯，真的只有三种类加载器吗？可以用Arthas查看一下

Arthas中类加载器相关的功能

类加载器的详细信息可以通过classloader命令查看：

classloader - 查看 classloader 的继承树，urls，类加载信息，使用 classloader 去 getResource

按类加载类型查看统计信息

发现Bootstrap加载器加载了3633个核心类

Application加载器加载了4个自定义类或者第三方类

似乎并没有上图的Extension加载器，这个加载器是用来加载通用类的

这个原因应该是由于图中使用的JDK版本是Oracle的，而我使用的是Adoptium Eclipse Temurin的

命名不同，源码不同

启动类加载器

启动类加载器（BootstrapClassLoader）是由Hotspot虚拟 机提供的、使用C++编写的类加载器

默认加载Java安装目录/jre/lib下的类文件，比如rt.jar， tools.jar，resources.jar等

下图是Oracle OpenJDK的

这个图是Adoptium Eclipse Temurin的

看的出来还是有很多区别的

加载自定义jar包

有两种方式

  • 放入jre/lib下进行扩展

不推荐，尽可能不要去更改JDK安装目录中的内容，会出 现即使放进去由于文件名不匹配的问题也不会正常地被加 载

  • 使用参数进行扩展

推荐，使用-Xbootclasspath/a:jar包目录/jar包名 进行扩 展

java -Xbootclasspath/a:/path/to/jar/my-library.jar -jar your-application.jar

Java中的默认类加载器

  • 扩展类加载器和应用程序类加载器都是JDK中提供的，使用Java编写的类加载器
  • 它们的源码都位于sun.misc.Launcher中，是一个静态内部类。继承自URLClassLoader。具备通过目录 或者指定jar包将字节码文件加载到内存中

扩展类加载器

扩展类加载器（Extension Class Loader）是JDK中提供的、 使用Java编写的类加载器

默认加载Java安装目录/jre/lib/ext下的类文件。

加载自定义jar包
  • 放入/jre/lib/ext下进行扩展

不推荐，尽可能不要去更改JDK安装目录中的内容

  • 使用参数进行扩展

推荐，使用-Djava.ext.dirs=jar包目录 进行扩展,这种方 式会覆盖掉原始目录，

可以用;(windows):(macos/linux) 追加上原始目录

java -Djava.ext.dirs=C:\path\to\jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_xx\jre\lib\ext -jar your-application.jar

双亲委派机制（重点）

我的理解：

        在 Java 的类加载机制中，父类加载器无法加载某个类的情况通常是因为 双亲委派模型 的约束。根据 Java 类加载的双亲委派机制，当父类加载器无法加载某个类时，才会将加载任务委派给子类加载器。换句话说，子类加载器只有在父类加载器尝试加载失败后才会介入。

每个由Java实现的类加载器中保存了一个成员变量叫 "父" （Parent）类加载器，并不是继承关系，可以理解为它的上级

  • 应用程序类加载器的parent父类加载器是扩展类加载器
  • 扩展类加载器的parent父类加载器是null，空的
  • 启动类加载器使用C++编写，没有上级类加载器
  • 在类加载的过程中，每个类加载器都会首先检查是否已经加载了该类，如果已经加载了则直接返回，否则会将加载请求委派给父类加载器

  • 如果类加载的parent为null，则会提交给启动类加载器处理

  • 如果所有的父类加载器都无法加载该类，则由当前类加载器自己尝试加载。所以看上去是自顶向下的顺序尝试加载

不过一般什么情况下，连parent父类加载器都无法加载呢？

比如：

1.类不存在于父类加载器的加载路径中

类加载器通常会根据类的路径（如文件系统路径、JAR 包等）来加载类。如果类文件不在父类加载器的路径中，父类加载器就无法加载该类。此时，父类加载器会把加载请求交给子类加载器。

  • 示例：假设父类加载器负责加载 Java 标准库中的类，而应用程序类（如自定义的类）则由应用类加载器来加载。
  • 路径问题：如果你尝试加载的类 MyClass 是应用程序的自定义类，而不是 Java 标准库类，父类加载器（系统类加载器）将无法在其默认路径中找到该类，它会将加载请求交给子加载器（比如应用程序的类加载器）去加载。

2.类加载器的职责范围不同

在 双亲委派模型 中，类加载器有不同的职责范围。例如：

  • 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader） 主要加载 Java 标准库中的核心类（如 java.lang.*）。
  • 扩展类加载器（Extension ClassLoader） 加载 JDK 扩展目录中的类。
  • 系统类加载器（System ClassLoader） 或应用类加载器，主要负责加载应用程序代码。

这些类加载器的职责范围是不同的，如果一个类属于某个类加载器的职责范围外，父加载器就无法加载该类，并会将加载请求交给下一级加载器。例如，系统类加载器无法加载核心类库中的类，因为这些类是由启动类加载器加载的。

还有很多情况，我大致总结了一下

3. 父类加载器被显式禁止加载某些类

4. 类加载器的命名空间冲突

5. 父类加载器加载失败或发生异常

6. 自定义类加载器的特性

7. 动态代理与反射生成的类可能无法加载

  • 第二次再去加载相同的类，仍然会向上进行委派，如果某个类加载器加载过就会直接返回

再看一个案例：

先自下而上查找每个加载器的加载目录

发现都没加载过，那么开始自上而下挨个尝试加载，若最上面的不能加载，就向下挨个尝试

双亲委派机制的作用（重点）

  • 保证类加载的安全性

通过双亲委派机制，让顶层的类加载器去加载核心类，避免恶意代码替换JDK中的核心类库，比如java.lang.String，确保核心类库的完整性和安全性

  • 避免重复加载

双亲委派机制可以避免同一个类被多次加载，上层的类加载器如果加载过类，就会直接返回，避免重复加载

Arthas中类加载器相关的功能

类加载器的继承关系可以通过classloader -t查看

解决三个问题

上文说过，Java允许开发者用Java代码调用类加载器，

那么如何使用代码主动加载一个类呢？

方式1：使用Class.forName()方法，使用当前类的类加载器去加载指定的类

public class MyTest {public static void main(String[] args) throws Exception{// 动态加载类Class<?> aClass = Class.forName("com.autismbtkrsr.demo21.MyTest");// 创建实例aClass.getDeclaredConstructor().newInstance();System.out.println("加载类：" + aClass.getName());}
}

方法2：获取到类加载器，通过类加载器的loadClass方法指定某个类加载器进行加载

public class MyTest {public static void main(String[] args) throws Exception{// 获取main方法所在类的类加载器，应用程序类加载器Class<MyTest> aClass = MyTest.class;ClassLoader classLoader = aClass.getClassLoader();// 使用程序类加载器加载 com.autismbtkrsr.demo21.MyTestClass<?> aClass1 = classLoader.loadClass("com.autismbtkrsr.demo21.MyTest");System.out.println(aClass1.getClassLoader());System.out.println("加载类：" + aClass1.getName());}
}

打破双亲委派机制（重点）

三种方式

打破双亲委派机制的三种方式

自定义类加载器
  • 一个Tomcat程序中是可以运行多个Web应用的，如果这两个应用中出现了相同限定名的类，比如Servlet类， Tomcat要保证这两个类都能加载并且它们应该是不同的类。
  • 如果不打破双亲委派机制，当应用类加载器加载Web应用1中的MyServlet之后，Web应用2中相同限定名的 MyServlet类就无法被加载了

  • Tomcat使用了自定义类加载器来实现应用之间类的隔离。 每一个应用会有一个独立的类加载器加载对应的类。

  • 先来分析ClassLoader的原理，ClassLoader中包含了4个核心方法。
  • 双亲委派机制的核心代码就位于loadClass方法中。

  • 阅读双亲委派机制的核心代码，分析如何通过自定义的类加载器打破双亲委派机制。
  • 打破双亲委派机制的核心就是将下边这一段代码重新实现。

自定义加载器的默认父类加载器
  • 以JDK8为例，ClassLoader类中提供了构造方法设置parent的内容

  • 这个构造方法由另一个构造方法调用，其中父类加载器由getSystemClassLoader方法设置，该方法返回的是AppClassLoader

实现自定义加载器
  • 正确的实现一个自定义加载器的方法是重写findClass方法，这样不会破坏双亲委派机制

JDBC案例
  • JDBC中使用了DriverManager来管理项目中引入的不同数据库的驱动，比如MySQL驱动，Oracle驱动

  • DriverManager类位于rt.jar包中，由启动类加载器加载。

  • 依赖中的mysql驱动对应的类，由应用程序类加载器来加载

  • DriverManager属于rt.jar是启动类加载器加载的，而用户jar包中的驱动需要由应用类加载器加载，这就违反了双亲委派机制

SPI机制

  • DriverManage使用SPI机制，最终加载jar包中对应的驱动类。

  • SPI中使用了线程上下文中保存的类加载器进行类的加载，这个类加载器一般是应用程序类加载器。

1、启动类加载器加载DriverManager。

2、在初始化DriverManager时，通过SPI机制加载jar包中的myql驱动

3、SPI中利用了线程上下文类加载器（应用程序类加载器）去加载类并创建对象。

这个案例真的打破了机制吗？

似乎有争议？

OSGi模块化
  • 历史上，OSGi模块化框架。它存在同级之间的类加载器的委托加载。OSGi还使用类加载器实现了热部署的 功能。
  • 历史上，OSGi模块化框架。它存在同级之间的类加载器的委托加载。OSGi还使用类加载器实现了热部署的 功能。

JDK9之后的类加载器

下一章：

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编程日记 2025/7/13 21:47:21

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3D 生成重建020-Gaussian Grouping在场景中分割并编辑一切 文章目录 0 论文工作1 方法2 实验结果 0 论文工作 最近提出的高斯Splatting方法实现了高质量的实时三维场景新视角合成。然而&#xff0c;它仅仅关注外观和几何建模&#xff0c;缺乏细粒度的物体级场景理解。为了解决…...

编程日记 2025/7/16 11:27:34

力扣143.重排链表

题目描述 题目链接143. 重排链表 给定一个单链表 L 的头节点 head &#xff0c;单链表 L 表示为&#xff1a; L0 → L1 → … → Ln - 1 → Ln请将其重新排列后变为&#xff1a; L0 → Ln → L1 → Ln - 1 → L2 → Ln - 2 → … 不能只是单纯的改变节点内部的值&#xff…...

编程日记 2025/7/15 4:15:30

本文介绍麒麟信安服务器系统（kylinsec）的安装。

本文介绍麒麟信安服务器系统&#xff08;kylinsec&#xff09;的安装。 下载 在开源欧拉官方找到商业版本的介绍找到相关产品&#xff1a; https://www.openeuler.org/zh/download/commercial-release/ 麒麟信安kylinsec下载地址&#xff1a; https://mirrors.kylinsec.com…...

编程日记 2025/7/14 1:34:07

单链表---回文结构

判断某一个单链表是否是回文结构&#xff0c;是返回true、不是返回false。 所谓的回文结构&#xff0c;就是类似对称结构&#xff1a; 对于奇数与偶数个结点均是如此。 那么就有思路&#xff1a;①找到链表的中间结点②逆置后半部分或前半部分③比较两者 ①找中间结点&#x…...

编程日记 2025/7/13 5:32:29

Java --- 反射

目录 一.什么是反射&#xff1f; 二.反射的核心方法和功能&#xff1a; 1.获取类的元信息&#xff1a; 2. 动态实例化对象&#xff1a; 3. 访问字段&#xff08;包括私有字段&#xff09;&#xff1a; 4. 调用方法&#xff08;包括私有方法&#xff09;&#xff1a; 5.…...

编程日记 2025/7/13 1:17:12

python编程Day12-属性和方法的分类

私有和公有 在python中 定义类的时候&#xff0c;可以给 属性和方法设置 访问权限&#xff0c;即规定在什么地方可以使用。 权限一般分为两种&#xff1a;公有权限、私有权限 公有权限 定义&#xff1a;直接定义的属性和方法就是公有的特点&#xff1a; 可以在任何地方访问和使…...

编程日记 2025/7/15 4:47:54

C#实现TCP客户端和服务器

本文将介绍如何使用C#实现TCP客户端和服务器的基本功能&#xff0c;客户端与服务器可以相互发送消息。 效果展示 服务器端实现 首先&#xff0c;我们实现TCP服务器。以下是服务器端所需的类和代码&#xff1a; using System; using System.Collections.Generic; using Syste…...

编程日记 2025/7/13 11:20:24

数据库编程: JDBC 中数据库驱动包的安装,配置及引用

目录 驱动包的下载安装 1. 去oracle 官方网站下载 2. github 的开源软件 3. 中央仓库(推荐使用这个) 驱动包的配置及引用 1. 第一步: 打开idea, 在 idea 中创建新的项目 2. 然后我们要在 jdbc_1 目录下创建一个新的目录包 3. 最后引入MySQL 的驱动包, 作为项目的依赖 尾…...

编程日记 2025/7/14 4:58:01