JVM系列之类加载机制(二)(jvm类加载机制原理)
nanshan 2024-11-10 10:10 23 浏览 0 评论
四、双亲委派机制
引导类加载器:负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库,比如rt.jar、charsets.jar等
扩展类加载器:负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中jar包
应用类加载器:负责加载classPath路径下的包
自定义加载器:负责加载用户自定义的包
类加载器打印示例:
package com.drtt.jvm;
import sun.misc.Launcher;
import java.net.URL;
public class ClassLoaderPrinter {
/**
* 打印所有的类加载器
*/
public static void printAllClassLoader() {
System.out.println("=====start execute printAllClassLoader=====");
System.out.println(String.class.getClassLoader());
System.out.println(com.sun.crypto.provider.DESKeyFactory.class.getClassLoader().getClass().getName());
System.out.println(ClassLoaderPrinter.class.getClassLoader().getClass().getName());
System.out.println("======end execute printAllClassLoader=====");
}
/**
* 根据parent属性打印类加载器
*/
public static void printClassLoaderParent() {
System.out.println("=====start execute printClassLoaderParent=====");
ClassLoader appClassLoader = ClassLoaderPrinter.class.getClassLoader();
ClassLoader extClassLoader = appClassLoader.getParent();
ClassLoader bootstrapLoader = extClassLoader.getParent();
System.out.println("应用类加载器:" + appClassLoader);
System.out.println("扩展类加载器:" + extClassLoader);
System.out.println("引导类加载器:" + bootstrapLoader);
System.out.println("======end execute printClassLoaderParent=====");
}
/**
* 打印类加载器加载的类
*/
public static void printClassLoaderLoadingFile() {
System.out.println();
System.out.println("引导类加载器加载以下文件:");
for (URL url : Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs()) {
System.out.println(url);
}
System.out.println();
System.out.println("扩展类加载器加载以下文件:");
for (String item : System.getProperty("java.ext.dirs").split(";")) {
System.out.println(item);
}
System.out.println();
System.out.println("应用类加载器加载以下文件:");
for (String item : System.getProperty("java.class.path").split(";")) {
System.out.println(item);
}
}
public static void main(String[] args) {
//打印所有的类加载器
printAllClassLoader();
System.out.println();
//根据parent属性打印类加载器
printClassLoaderParent();
System.out.println();
//打印类加载器加载的类
printClassLoaderLoadingFile();
}
}
打印结果:
=====start execute printAllClassLoader=====
null
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
======end execute printAllClassLoader=====
=====start execute printClassLoaderParent=====
应用类加载器:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
扩展类加载器:sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@5a01ccaa
引导类加载器:null
======end execute printClassLoaderParent=====
引导类加载器加载以下文件:
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_101/jre/lib/resources.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_101/jre/lib/rt.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_101/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_101/jre/lib/jsse.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_101/jre/lib/jce.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_101/jre/lib/charsets.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_101/jre/lib/jfr.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_101/jre/classes
扩展类加载器加载以下文件:
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\ext
C:\Windows\Sun\Java\lib\ext
应用类加载器加载以下文件:
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\charsets.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\deploy.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\ext\cldrdata.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\ext\dnsns.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\ext\jaccess.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\ext\jfxrt.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\ext\localedata.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\ext\nashorn.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\ext\sunec.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\ext\sunmscapi.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\ext\zipfs.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\javaws.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\jce.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\jfr.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\jfxswt.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\jsse.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\management-agent.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\plugin.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\resources.jar
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\rt.jar
D:\00我的课程\示例代码\jvm-demo\out\production\jvm-demo
C:\Users\Administrator\AppData\Local\JetBrains\IntelliJIdea2020.1\captureAgent\debugger-agent.jar
添加-verbose:class参数可以打印整个类加载的过程
现象:
1.所有的引导类都是null
2.应用类加载器中加载的类(包)有部分在扩展类加载和引导类加载器中,这些类(包)会重复加载吗?
类加载器初始化过程:sun.misc.Launcher
sun.misc.Launcher初始化使用了单例模式设计,保证一个JVM虚拟机内只有一个sun.misc.Launcher实例。在初始化时,创建了2个类加载器:扩展类加载器、应用类加载器。其中应用类加载器的父是扩展类加载器。(这里的父,仅仅是类加载器的一个parent属性,不是继承关系)
JVM默认使用Launcher的 getClassLoader()方法返回的类加载器 AppClassLoader的实例加载我们写的应用程序。
关键代码:
private static Launcher launcher = new Launcher();
private ClassLoader loader;
public static Launcher getLauncher() {
return launcher;
}
public Launcher() {
Launcher.ExtClassLoader var1;
try {
var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
} catch (IOException var10) {
throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
}
try {
this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
} catch (IOException var9) {
throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
}
Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);
String var2 = System.getProperty("java.security.manager");
if (var2 != null) {
SecurityManager var3 = null;
if (!"".equals(var2) && !"default".equals(var2)) {
try {
var3 = (SecurityManager)this.loader.loadClass(var2).newInstance();
} catch (IllegalAccessException var5) {
} catch (InstantiationException var6) {
} catch (ClassNotFoundException var7) {
} catch (ClassCastException var8) {
}
} else {
var3 = new SecurityManager();
}
if (var3 == null) {
throw new InternalError("Could not create SecurityManager: " + var2);
}
System.setSecurityManager(var3);
}
}
类加载流程图:
总体而言:双亲委派机制就是先询问父加载器是否加载了该类,如果加载了,就直接返回;如果没有加载,再自己加载。
java.lang.ClassLoader关键代码:loadClass
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
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
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
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;
}
}
如果父没有加载,则执行findClass方法来完成加载。
findClass方法可以查看:java.net.URLClassLoader::findClass
为什么要设计双亲委派机制:
1.沙箱安全机制
例如不能加载自定义的String类
2.避免类的重复加载(但为什么要委派,全部自己加载也可以避免重复加载)
如今这样设计,可以避免重复加载
3.解决了各个类加载器的基础类的统一问题,越基础的类由越上层的加载器进行加载。
双亲委派模型只是建议,而非强制。
如何打破双亲委派机制?为什么要打破双亲委派机制?
如何打破双亲委派机制:
(1)重写ClassLoad类中的loadClass方法,指定加载哪一个类
(2)手动调用系统类加载器
Thread.currentThread().getContextClassLoader();
Thread.currentThread().setContextClassLoader();
可以在执行线程中抛弃双亲委派加载链,利用线程上下文类加载器去加载所需要的SPI代码。
(3)重写findClass
打破双亲委派示例:
package com.drtt.jvm;
import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* 自定义加载器
*/
public class CustomClassLoader extends ClassLoader {
/**
* 类所在文件路径
*/
private final String classPath;
public CustomClassLoader(String classPath) {
this.classPath = classPath;
}
/**
* 获取class文件的二进制
*
* @param className 类名称
* @return class文件的二进制
* @throws Exception 异常
*/
private byte[] loadClassBytes(String className) throws Exception {
//com.drtt.jvm 替换为 com/drtt/jvm
String fileName = className.replaceAll("\\.", "/");
//磁盘绝对路径
String fileAbsPath = classPath + "/" + fileName + ".class";
FileInputStream fis = new FileInputStream(fileAbsPath);
int len = fis.available();
byte[] data = new byte[len];
fis.read(data);
fis.close();
return data;
}
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
try {
byte[] data = loadClassBytes(name);
return super.defineClass(name, data, 0, data.length);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
throw new ClassNotFoundException();
}
}
@Override
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
if (!name.startsWith("com.drtt.jvm")) {
c = this.getParent().loadClass(name);
} else {
c = findClass(name);
}
// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
CustomClassLoader customClassLoader = new CustomClassLoader("D:\\02test\\jvm");
Class helloWorldClass = customClassLoader.loadClass("com.drtt.jvm.HelloWorld");
Object object = helloWorldClass.newInstance();
Method method = helloWorldClass.getDeclaredMethod("sayHello", String.class);
method.invoke(object, "drtt");
System.out.println(helloWorldClass.getClassLoader());
System.out.println(customClassLoader.getParent());
}
}
输出:
hello,lilydrtt
com.drtt.jvm.CustomClassLoader@6073f712
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
为什么要打破双亲委派:
实现SPI:SPI 接口在Java 核心库中,而实现代码则是在类路径(ClassPath)下的Jar包中。核心库中涉及到SPI接口的代码需要加载接口实现类。
允许多java类库的多版本:tomcat
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