Java类加载,getClassLoader()

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转自 【java 类加载的深入研究1】loadClass()的研究,IBM深入探讨 Java 类加载器

类加载器基本概念

顾名思义，类加载器（class loader）用来加载 Java 类到 Java 虚拟机中。一般来说，Java 虚拟机使用 Java 类的方式如下：Java 源程序（.java 文件）在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码（.class 文件）。类加载器负责读取 Java 字节代码，并转换成 java.lang.Class类的一个实例。每个这样的实例用来表示一个 Java 类。通过此实例的 newInstance()方法就可以创建出该类的一个对象。实际的情况可能更加复杂，比如 Java 字节代码可能是通过工具动态生成的，也可能是通过网络下载的。

一. 类的加载时机

类从被加载到虚拟机内存中开始，直到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括了： 加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载 这7个阶段。其中， 验证、准备和解析这三个部分统称为连接（linking） 。

其中，加载、验证、准备、初始化和卸载这五个阶段的顺序是确定的，类的加载过程必须按照这种顺序按部就班的“开始”（仅仅指的是开始，而非执行或者结束，因为这些阶段通常都是互相交叉的混合进行，通常会在一个阶段执行的过程中调用或者激活另一个阶段），而解析阶段则不一定（它在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始，这是为了支持Java语言的运行时绑定。

二.类的加载顺序

什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段:“加载”。虚拟机规范中并没强行约束，这点可以交给虚拟机的的具体实现自由把握，但是对于初始化阶段虚拟机规范是严格规定了如下几种情况，如果类未初始化会对类进行初始化。

1. 创建类的实例
2. 访问类的静态变量 (除常量【 被final修辞的静态变量】 原因:常量一种特殊的变量，因为编译器把他们当作值(value)而不是域(field)来对待。如果你的代码中用到了常变量(constant variable)，编译器并不会生成字节码来从对象中载入域的值，而是直接把这个值插入到字节码中。这是一种很有用的优化，但是如果你需要改变final域的值那么每一块用到那个域的代码都需要重新编译。
3. 访问类的静态方法
4. 反射 如( Class.forName(“my.xyz.Test”) )
5. 当初始化一个类时，发现其父类还未初始化，则先触发父类的初始化
6. 虚拟机启动时，定义了main()方法的那个类先初始化

以上情况称为称对一个类进行 “主动引用” ，除此种情况之外，均不会触发类的初始化，称为“被动引用” 接口的加载过程与类的加载过程稍有不同。接口中不能使用static{}块。当一个接口在初始化时，并不要求其父接口全部都完成了初始化，只有真正在使用到父接口时（例如引用接口中定义的常量）才会初始化

三. 被动引用例子

1. 子类调用父类的静态变量，子类不会被初始化。只有父类被初始化。 。 对于静态字段，只有直接定义这个字段的类才会被初始化.
2. 通过数组定义来引用类，不会触发类的初始化
3. 访问类的常量，不会初始化类

class SuperClass {
    static {
        System.out.println("superclass init");
    }
    public static int value = 123;
}

class SubClass extends SuperClass {
    static {
        System.out.println("subclass init");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(SubClass.value);// 被动应用1
        SubClass[] sca = new SubClass[10];// 被动引用2
    }
}

程序运行输出

从上面的输入结果证明了被动引用1与被动引用2

class ConstClass {
    static {
        System.out.println("ConstClass init");
    }
    public static final String HELLOWORLD = "hello world";
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD);// 调用类常量
    }
}

程序输出结果 hello world 从上面的输出结果证明了被动引用3

四. 类的加载过程

验证阶段对于虚拟机的类加载机制来说，不一定是必要的阶段。如果所运行的全部代码确认是安全的， 可以使用 -Xverify：none 参数来关闭大部分的类验证措施，以缩短虚拟机类加载时间。

符号引用（Symbolic Reference）：符号引用以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何形式的字面量，只要使用时能无歧义地定位到目标即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用的目标并不一定已经加载到内存中。 直接引用（Direct Reference）：直接引用可以是直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。直接引用是与虚拟机实现的内存布局相关的，如果有了直接引用，那么引用的目标必定已经在内存中存在。

1. 初始化 类初始化是类加载过程的最后一步，前面的类加载过程，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外，其余动作完全由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码。 初始化阶段是执行类构造器()方法的过程。()方法是由编译器自动 收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块(static{}块)中的语句合并产生的 。

额外:类加载器的代理模式

类加载器在尝试自己去查找某个类的字节代码并定义它时，会先代理给其父类加载器，由父类加载器先去尝试加载这个类，依次类推。在介绍代理模式背后的动机之前，首先需要说明一下 Java 虚拟机是如何判定两个 Java 类是相同的。Java 虚拟机不仅要看类的全名是否相同，还要看加载此类的类加载器是否一样。只有两者都相同的情况，才认为两个类是相同的。即便是同样的字节代码，被不同的类加载器加载之后所得到的类，也是不同的。比如一个 Java 类 com.example.Sample，编译之后生成了字节代码文件 Sample.class。两个不同的类加载器 ClassLoaderA和 ClassLoaderB分别读取了这个 Sample.class文件，并定义出两个 java.lang.Class类的实例来表示这个类。这两个实例是不相同的。对于 Java 虚拟机来说，它们是不同的类。试图对这两个类的对象进行相互赋值，会抛出运行时异常 ClassCastException。下面通过示例来具体说明。代码清单 3中给出了 Java 类 com.example.Sample。

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