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趣谈Java类加载器

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程序猿阿星 #互联网求职#
发布于 2021-08-04 18:57:59 APP内打开
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大家好,我是头发还很多的阿星

今天的主角是「在日常开发中,存在感非常低的类加载器」,众所周知大佬除了头发比较少,还非常低调,如果想和大佬交朋友,那一定要先认识大佬,下面阿星来带大家认识一下类加载器(本文不涉及源码)。

什么是类加载器

我们平时写了那么多的Java代码,却不知Java类的加载过程,岂不是很尴尬,为了打破尴尬,阿星得从Java类说起。

我们编写的Java类也就是.java文件,通过Java编译器编译成.class文件,.class文件中保存着Java代码转换后的虚拟机指令。

当程序使用某个Java类时,JVM虚拟机会加载它的.class文件到虚拟机的内存中,负责加载工作的就是类加载器

类加载过程

其实类加载器和日常生活中坐地铁过安检是一样的道理,不信你看下面的图

安检要经过一系列的检查过程,目的是让进入地铁站的人群符合乘坐标准,比如你不能感冒,不能带威胁人身安全的物品等。

同样类加载也要经过一系列检查过程,这个过程称为类加载过程

类加载过程分为加载、验证、准备、解析、初始化,下图是对类加载过程简单的介绍。

类加载过程不是本文的重点,如果对这块有兴趣深入研究的伙伴可以去自行百度google

下面要说说本文的重点,双亲委派模式

实力坑爹

双亲委派机制有点像实力坑爹,出了什么事情都让爹去擦屁股,爹解决不了,自己才承担。

JVM虚拟机提供了3种类加载器,它们分别是启动类加载器(Bootstrap)、扩展类加载器(Extension)、系统类加载器(System)。

每个类加载器都有明确的加载范围:

  • 启动类加载器(Bootstrap):加载<JAVA_HOME>/lib路径下的核心类库

  • 扩展类加载器(Extension):加载<JAVA_HOME>/lib/extl路径下的

  • 系统类加载器(System):加载系统类路径classpath,也就是我们经常用到的classpath路径,一般情况该类加载器是程序中默认的类加载器

双亲委派模式的原理也十分简单,类加载器收到类加载请求,会委托给父类加载器去执行,父类加载器还存在其父类加载器,则进一步向上委托,依次递归,直到顶层类加载器,如果顶层类加载器加载到该类,就成功返回class对象,否则委托给下级类加载器去执行,依次递归(此处的父子关系并非通常所说的继承关系,而是采用组合关系来实现)。

用大白话来说就是,每个儿子都很懒,有事就丢给爹去干,直到爹说这件事我也干不了,儿子自己再想办法完成。

双亲委派模式是为了避免重复加载和核心类篡改。

特殊需求

在日常开发中,我们可能会有特殊的业务需求,可能就需要使用到自定义类加载器,该加载器的上级一定是系统类加载器

你们想要的特殊需求

  • 资源隔离
    • web容器可能需要部署两个应用程序,不同的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的不同版本,因此要保证每个应用程序的类库都是独立的,相互隔离
    • web容器有自己依赖的类库,不能与应用程序的类库混淆,基于安全考虑,应该让容器的类库和程序的类库隔离
  • 加密保护
    • 公司的一些核心类库,可能会把字节码加密,这样加载类的时候就必须对字节码进行解密
  • 其他来源加载类
    • 字节码是放在数据库、硬盘其他路径、甚至是在云端
  • 类重新加载
    • JVM中类对象的唯一性:类加载器实例+完整类名
    • 程序运行中,类内容发生变化,创建自定义加载器实例重新加载类,达到的热部署效果。

这里大家有个概念,理解下就够了,想深入探索就需要涉及源码分析,如果大伙有兴趣,评论区留言,阿星后续单独补一篇源码分析~

强大的父亲

有些爹的实力恐怖如斯,为了啥事都能帮后代处理好,直接破坏双亲委派模式,深受孩儿们的喜爱。

Java应用中存在着很多服务提供者接口(Service Provider Interface,SPI),这些接口允许第三方为它们提供实现,如常见的SPIJDBC、JNDI等,这些SPI的接口属于Java核心库,一般存在rt.jar包中,由启动类加载器(Bootstrap)加载,而SPI的第三方实现代码则是作为Java应用所依赖的jar包被存放在classpath路径下。

由于SPI接口中的代码需要加载第三方实现类并调用其相关函数,但SPI的核心接口类是由启动类加载器(Bootstrap)加载的,Bootstrap加载器无法直接加载SPI的实现类。

在这种情况下,我们就需要一种特殊的类加载器来加载第三方的类库,它就是线程上下文类加载器,线程的上下文类加载器默认设置的就是系统类加载器(System)。

后面的计划安排

给各位读者们汇报下后续的安排,嗯....,不出意外的话,基本都是周更了,然后期间转载一些精品的文章,大伙们看完了,记得一键三连啊,报告完毕!

关于我

这里是阿星,一个热爱技术的Java程序猿,公众号 「程序猿阿星」 里将会定期分享操作系统、计算机网络、Java、分布式、数据库等精品原创文章,2021,与您在 Be Better 的路上共同成长!

非常感谢各位小哥哥小姐姐们能看到这里,原创不易,文章有帮助可以关注、点个赞、分享与评论,都是支持(莫要白嫖)!

愿你我都能奔赴在各自想去的路上,我们下篇文章见

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