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什么是類加載器？什么是雙親委派模型?

來源：責編：時間：2023-12-06 17:13:34 347觀看

導讀圖片一. 什么是類加載器，類加載器有哪些?要想理解類加載器的話，務必要先清楚對于一個Java文件，它從編譯到執行的整個過程。圖片類加載器：用于裝載字節碼文件(.class文件)運行時數據區：用于分配存儲空間執行引擎：執行字節碼

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一. 什么是類加載器，類加載器有哪些?

要想理解類加載器的話，務必要先清楚對于一個Java文件，它從編譯到執行的整個過程。

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類加載器：用于裝載字節碼文件(.class文件)
運行時數據區：用于分配存儲空間
執行引擎：執行字節碼文件或本地方法
垃圾回收器：用于對JVM中的垃圾內容進行回收

1.1. 類加載器

JVM只會運行二進制文件，而類加載器（ClassLoader）的主要作用就是將字節碼文件加載到JVM中，從而讓Java程序能夠啟動起來。現有的類加載器基本上都是java.lang.ClassLoader的子類，該類的只要職責就是用于將指定的類找到或生成對應的字節碼文件，同時類加載器還會負責加載程序所需要的資源

1.2. 類加載器種類

類加載器根據各自加載范圍的不同，劃分為四種類加載器：

啟動類加載器(BootStrap ClassLoader)：該類并不繼承ClassLoader類，其是由C++編寫實現。用于加載JAVA_HOME/jre/lib目錄下的類庫。
擴展類加載器(ExtClassLoader)：該類是ClassLoader的子類，主要加載JAVA_HOME/jre/lib/ext目錄中的類庫。
應用類加載器(AppClassLoader)：該類是ClassLoader的子類，主要用于加載classPath下的類，也就是加載開發者自己編寫的Java類。
自定義類加載器：開發者自定義類繼承ClassLoader，實現自定義類加載規則。

上述三種類加載器的層次結構如下如下：

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類加載器的體系并不是“繼承”體系，而是委派體系，類加載器首先會到自己的parent中查找類或者資源，如果找不到才會到自己本地查找。類加載器的委托行為動機是為了避免相同的類被加載多次。

二. 什么是雙親委派模型？

如果一個類加載器在接到加載類的請求時，它首先不會自己嘗試去加載這個類，而是把這個請求任務委托給父類加載器去完成，依次遞歸，如果父類加載器可以完成類加載任務，就返回成功；只有父類加載器無法完成此加載任務時，才由下一級去加載。

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三. JVM為什么采用雙親委派機制

通過雙親委派機制可以避免某一個類被重復加載，當父類已經加載后則無需重復加載，保證唯一性。
為了安全，保證類庫API不會被修改

在工程中新建java.lang包，接著在該包下新建String類，并定義main函數

public class String {    public static void main(String[] args) {        System.out.println("demo info");    }}

此時執行main函數，會出現異常，在類 java.lang.String 中找不到 main 方法

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出現該信息是因為由雙親委派的機制，java.lang.String的在啟動類加載器(Bootstrap classLoader)得到加載，因為在核心jre庫中有其相同名字的類文件，但該類中并沒有main方法。這樣就能防止惡意篡改核心API庫。

四. 類裝載的執行過程？

類從加載到虛擬機中開始，直到卸載為止，它的整個生命周期包括了：加載、驗證、準備、解析、初始化、使用和卸載這7個階段。其中，驗證、準備和解析這三個部分統稱為連接（linking）。

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類加載過程詳解

1.加載

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通過類的全名，獲取類的二進制數據流。
解析類的二進制數據流為方法區內的數據結構（Java類模型）
創建java.lang.Class類的實例，表示該類型。作為方法區這個類的各種數據的訪問入口

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2.驗證

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驗證類是否符合JVM規范，安全性檢查

(1)文件格式驗證:是否符合Class文件的規范

(2)元數據驗證

這個類是否有父類（除了Object這個類之外，其余的類都應該有父類）
這個類是否繼承（extends）了被final修飾過的類（被final修飾過的類表示類不能被繼承）
類中的字段、方法是否與父類產生矛盾。（被final修飾過的方法或字段是不能覆蓋的）

(3)字節碼驗證- 主要的目的是通過對數據流和控制流的分析，確定程序語義是合法的、符合邏輯的。

(4)符號引用驗證：符號引用以一組符號來描述所引用的目標，符號可以是任何形式的字面量

比如：int i = 3; 字面量：3 符號引用：i

3.準備

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為類變量分配內存并設置類變量初始值

static變量，分配空間在準備階段完成（設置默認值），賦值在初始化階段完成
static變量是final的基本類型，以及字符串常量，值已確定，賦值在準備階段完成
static變量是final的引用類型，那么賦值也會在初始化階段完成

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4.解析

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把類中的符號引用轉換為直接引用

比如：方法中調用了其他方法，方法名可以理解為符號引用，而直接引用就是使用指針直接指向方法。

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5.初始化

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對類的靜態變量，靜態代碼塊執行初始化操作

如果初始化一個類的時候，其父類尚未初始化，則優先初始化其父類。
如果同時包含多個靜態變量和靜態代碼塊，則按照自上而下的順序依次執行。

6.使用

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JVM 開始從入口方法開始執行用戶的程序代碼

調用靜態類成員信息（比如：靜態字段、靜態方法）
使用new關鍵字為其創建對象實例

7.卸載

當用戶程序代碼執行完畢后，JVM 便開始銷毀創建的 Class 對象，最后負責運行的 JVM 也退出內存

五.類加載器面試

面試官：什么是類加載器，類加載器有哪些?

候選人:
JVM只會運行二進制文件，而類加載器（ClassLoader）的主要作用就是將字節碼文件加載到JVM中，從而讓Java程序能夠啟動起來。
常見的類加載器有4個
第一個是**啟動類加載器(BootStrap ClassLoader)**：其是由C++編寫實現。用于加載JAVA_HOME/jre/lib目錄下的類庫。
第二個是**擴展類加載器(ExtClassLoader)**：該類是ClassLoader的子類，主要加載JAVA_HOME/jre/lib/ext目錄中的類庫。
第三個是**應用類加載器(AppClassLoader)**：該類是ClassLoader的子類，主要用于加載classPath下的類，也就是加載開發者自己編寫的Java類。
第四個是自定義類加載器：開發者自定義類繼承ClassLoader，實現自定義類加載規則。

面試官：說一下類裝載的執行過程？

候選人:

類從加載到虛擬機中開始，直到卸載為止，它的整個生命周期包括了：加載、驗證、準備、解析、初始化、使用和卸載這7個階段。其中，驗證、準備和解析這三個部分統稱為連接（linking）
1.加載：查找和導入class文件
2.驗證：保證加載類的準確性
3.準備：為類變量分配內存并設置類變量初始值
4.解析：把類中的符號引用轉換為直接引用
5.初始化：對類的靜態變量，靜態代碼塊執行初始化操作
6.使用：JVM 開始從入口方法開始執行用戶的程序代碼
7.卸載：當用戶程序代碼執行完畢后，JVM 便開始銷毀創建的 Class 對象，最后負責運行的 JVM 也退出內存

面試官：什么是雙親委派模型？

候選人:

如果一個類加載器收到了類加載的請求，它首先不會自己嘗試加載這個類，而是把這請求委派給父類加載器去完成，每一個層次的類加載器都是如此，因此所有的加載請求最終都應該傳說到頂層的啟動類加載器中，只有當父類加載器返回自己無法完成這個加載請求（它的搜索返回中沒有找到所需的類）時，子類加載器才會嘗試自己去加載

面試官：JVM為什么采用雙親委派機制

候選人:

主要有兩個原因。
第一、通過雙親委派機制可以避免某一個類被重復加載，當父類已經加載后則無需重復加載，保證唯一性。
第二、為了安全，保證類庫API不會被修改

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什么是類加載器？什么是雙親委派模型?

一. 什么是類加載器，類加載器有哪些?

1.1. 類加載器

1.2. 類加載器種類

二. 什么是雙親委派模型？

三. JVM為什么采用雙親委派機制

四. 類裝載的執行過程？

類加載過程詳解

1.加載

2.驗證

3.準備

為類變量分配內存并設置類變量初始值

4.解析

把類中的符號引用轉換為直接引用

5.初始化

6.使用

7.卸載

五.類加載器面試

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