通俗易懂理解JAVA虚拟机（一）——类加载详解
通俗易懂理解JAVA虚拟机（一）
一：类加载机制的深刻剖析*
一、类加载过程
多个java文件通过编译打包生成可运行jar包，最终由java命令运行某个主类的main函数启动程序，这里首先须要经过类加载器把主类加载到JVM。主类在运行过程当中若是使用到其它类，会逐步加载这些类。注意，jar包里的类不是一次性所有加载的，是使用到时才加载。
类加载到使用整个过程有以下几步：加载 >> 验证 >> 准备 >> 解析 >> 初始化 >> 使用 >> 卸载
加载：在硬盘上查找并经过IO读入字节码文件，使用到类时才会加载，例如调用类的main()方法，new对象等等
验证：校验字节码文件的正确性
准备：给类的静态变量分配内存，并赋予默认值
解析：将符号引用替换为直接引用，该阶段会把一些静态方法(符号引用，好比main()方法)替换为指向数据所存内存的指针或句柄等(直接引用)，这是所谓的静态连接过程(类加载期间完成)，动态连接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用，下节课会讲到动态连接
初始化：对类的静态变量初始化为指定的值，执行静态代码块
二、类加载器和双亲委派机制
上面的类加载过程主要是经过类加载器来实现的，Java里有以下几种类加载器
启动类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，好比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扩展目录中的JAR类包
应用程序类加载器：负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加载你本身写的那些类
自定义加载器：负责加载用户自定义路径下的类包
看一个类加载器示例：
自定义一个类加载器示例：自定义类加载器只须要继承 java.lang.ClassLoader 类，该类有两个核心方法，一个是loadClass(String, boolean)，实现了双亲委派机制，大致逻辑java
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首先，检查一下指定名称的类是否已经加载过，若是加载过了，就不须要再加载，直接返回。web
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若是此类没有加载过，那么，再判断一下是否有父加载器；若是有父加载器，则由父加载器加载（即调用parent.loadClass(name, false);）.或者是调用bootstrap类加载器来加载。bootstrap
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若是父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类，那么调用当前类加载器的findClass方法来完成类加载。tomcat
还有一个方法是findClass，默认实现是抛出异常，因此咱们自定义类加载器主要是重写findClass方法。
安全
这里类加载其实就有一个双亲委派机制，加载某个类时会先委托父加载器寻找目标类，找不到再委托上层父加载器加载，若是全部父加载器在本身的加载类路径下都找不到目标类，则在本身的类加载路径中查找并载入目标类。
好比咱们的Math类，最早会找应用程序类加载器加载，应用程序类加载器会先委托扩展类加载器加载，扩展类加载器再委托启动类加载器，顶层启动类加载器在本身的类加载路径里找了半天没找到Math类，则向下退回加载Math类的请求，扩展类加载器收到回复就本身加载，在本身的类加载路径里找了半天也没找到Math类，又向下退回Math类的加载请求给应用程序类加载器，应用程序类加载器因而在本身的类加载路径里找Math类，结果找到了就本身加载了。
双亲委派机制说简单点就是，先找父亲加载，不行再由儿子本身加载服务器
为何要设计双亲委派机制？
1.沙箱安全机制：
本身写的java.lang.String.class类不会被加载，这样即可以防止核心API库被随意篡改
2.避免类的重复加载：当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次，保证被加载类的惟一性app
打破双亲委派
以Tomcat类加载为例，Tomcat 若是使用默认的双亲委派类加载机制行不行？
咱们思考一下：Tomcat是个web容器， 那么它要解决什么问题：webapp
- 一个web容器可能须要部署两个应用程序，不一样的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的不一样版本，不能要求同一个类库在同一个服务器只有一份，所以要保证每一个应用程序的类库都是独立的，保证相互隔离。
- 部署在同一个web容器中相同的类库相同的版本能够共享。不然，若是服务器有10个应用程序，那么要有10份相同的类库加载进虚拟机
- web容器也有本身依赖的类库，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开来。
- web容器要支持jsp的修改，咱们知道，jsp 文件最终也是要编译成class文件才能在虚拟机中运行，但程序运行后修改jsp已是司空见惯的事情， web容器须要支持 jsp 修改后不用重启。
再看看咱们的问题：Tomcat 若是使用默认的双亲委派类加载机制行不行？答案是不行的。为何？
第一个问题，若是使用默认的类加载器机制，那么是没法加载两个相同类库的不一样版本的，默认的类加器是无论你是什么版本的，只在意你的全限定类名，而且只有一份。第二个问题，默认的类加载器是可以实现的，由于他的职责就是保证惟一性。第三个问题和第一个问题同样。咱们再看第四个问题，咱们想咱们要怎么实现jsp文件的热加载，jsp 文件其实也就是class文件，那么若是修改了，但类名仍是同样，类加载器会直接取方法区中已经存在的，修改后的jsp是不会从新加载的。那么怎么办呢？咱们能够直接卸载掉这jsp文件的类加载器，因此你应该想到了，每一个jsp文件对应一个惟一的类加载器，当一个jsp文件修改了，就直接卸载这个jsp类加载器。从新建立类加载器，从新加载jsp文件。
Tomcat自定义加载器详解
tomcat的几个主要类加载器：
commonLoader：Tomcat最基本的类加载器，加载路径中的class能够被Tomcat容器自己以及各个Webapp访问；
catalinaLoader：Tomcat容器私有的类加载器，加载路径中的class对于Webapp不可见；
sharedLoader：各个Webapp共享的类加载器，加载路径中的class对于全部Webapp可见，可是对于Tomcat容器不可见；WebappClassLoader：各个Webapp私有的类加载器，加载路径中的class只对当前Webapp可见；jsp
从图中的委派关系中能够看出：CommonClassLoader能加载的类均可以被CatalinaClassLoader和SharedClassLoader使用，从而实现了公有类库的共用，而CatalinaClassLoader和SharedClassLoader本身能加载的类则与对方相互隔离。
WebAppClassLoader可使用SharedClassLoader加载到的类，但各个WebAppClassLoader实例之间相互隔离。
而JasperLoader的加载范围仅仅是这个JSP文件所编译出来的那一个.Class文件，它出现的目的就是为了被丢弃：当Web容器检测到JSP文件被修改时，会替换掉目前的JasperLoader的实例，并经过再创建一个新的Jsp类加载器来实现JSP文件的热加载功能。
tomcat 这种类加载机制违背了java 推荐的双亲委派模型了吗？答案是：违背了。
咱们前面说过，双亲委派机制要求除了顶层的启动类加载器以外，其他的类加载器都应当由本身的父类加载器加载。很显然，tomcat 不是这样实现，tomcat 为了实现隔离性，没有遵照这个约定，每一个webappClassLoader加载本身的目录下的class文件，不会传递给父类加载器，打破了双亲委派机制。svg