浅析Java内存模型--ClassLoader

在理解ClassLoader之前，我们先回顾下Java的一些相关知识。

基础

1. Java的主要特性

平台无关性
面向对象
GC（Java的垃圾回收机制）
类库
语言特性
异常处理

2. 为什么JVM直接将源码解析成机器码去执行

准备工作：每次执行都需要各种检查
兼容性：也可以将别的语言解析成字节码

Compile Once,Run Anywhere如何实现

java源码首先被编译成字节码，再由不同平台的JVM进行解析，Java语言在不同的平台上运行时不需要进行重新编译，Java虚拟机在执行字节码的时候，把字节码转换成具体平台上的机器指令。

3. JVM如何加载.class文件

Class Loader：依据特定格式，加载class文件到内存
Execution Engine：对命令进行解析
Native Interface：融合不同开发语言的原生库为 Java所用
Runtime Data Area：JVM内存空间结构模型

4. 反射

Java反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为 Java语言的反射机制。

5. 类从编译到执行的过程

编译器将Xxx.java源文件编译为Xxx.class字节码文件
ClassLoader 将字节码转换为JVM中的Class<Xxx>对象
JVM利用Class<Xxx>对象实例化为Xxx对象

谈谈ClassLoader

ClassLoader 在 Java 中有着非常重要的作用，它主要工作在 Class 装载的加载阶段，其主要作用是从系统外部获得 Class 二进制数据流。它是 Java 的核心组件，所有的 Class 都是由 ClassLoader 进行加载的，ClassLoader 负责通过将 Class 文件里的二进制数据流装载进系统，然后交给 Java 虚拟机进行连接、初始化等操作。

1. ClassLoader的种类

BootStrapClassLoader：C++ 编写，加载核心库 java.*
ExcClassLoader：Java 编写，加载扩展库 javax.*
AppClassLoader：Java 编写，加载程序所在目录
自定义 ClassLoader：Java 编写，定制化加载

2. 自定义 ClassLoader 的实现

关键函数：

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {throw  new ClassNotFoundException(name);
}protected final Class<?> defineClass(byte[] b, int off, int len) throws ClassFormatError {return defineClass(null, b, off, len, null);
}

3. 类的加载方式

隐式加载：new
显示加载：loadClass，forName等

4. loadClass和forName的区别

类的装载过程

5. loadClass和forName的区别

Class.forName得到的class是已经初始化完成的
Classloader.loadClass得到的class是还没有链接的

6. 谈谈类加载器的双亲委派机制

不同类的加载方式和加载路径不同，为了实现分工，各自实现各自的功能，使得逻辑更加的明确，才有这么多共存的ClassLoader，加载类会根据各自的区域各司其职，而双亲委派机制会使这些加载器相互协调，形成一个整体。

双亲委派机制的原理图：

loadClass源码解析：

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException
{synchronized (getClassLoadingLock(name)) {// 首先，检测该类是否已被加载Class<?> c = findLoadedClass(name);if (c == null) {long t0 = System.nanoTime();try {// 检查上层是否已被加载if (parent != null) {c = parent.loadClass(name, false);} else {c = findBootstrapClassOrNull(name);    }} catch (ClassNotFoundException e) {// 如果未发现类，则抛出异常}if (c == null) {// 如果仍未找到，则委托findClass方法去寻找long t1 = System.nanoTime();// 自定义的findClass方法c = findClass(name);sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();}}if (resolve) {resolveClass(c);}return c;}
}

为什么要使用双亲委派机制去加载类？

为了避免多份同样字节码的加载。（通过逐层检查可以避免多份由各自加载的相同 class文件）