JVM之类加载系统
作者：互联网
类加载器子系统作用？
答
- 类加载器子系统负责从文件系统或者网络中加载Class文件，class文件在文件开头有特定的文件标识。
- ClassLoader只负责class文件的加载，至于它是否可以运行，则由Execution Engine决定。
- 加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外，方法区中还会存放运行时常量池信息，可能还包括字符串字面量和数字常量（这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射
加载阶段
答
加载阶段可细分为加载、链接、初始化。
链接又可分为验证、准备和解析三步。
其中加载这一步的作用？
答
- 通过一个类的全限定名获取定义此类的二进制字节流
- 将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
- 在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口
那可以从哪些地方加载class文件呢
答
- 从本地系统中直接加载
- 通过网络获取，典型场景：Web Applet
- 从zip压缩包中读取，成为日后jar、war格式的基础
- 运行时计算生成，使用最多的是：动态代理技术
- 由其他文件生成，典型场景：JSP应用
- 从专有数据库中提取.class文件，比较少见
- 从加密文件中获取，典型的防Class文件被反编译的保护措施
能简述链接中三个阶段的作用吗？
答
验证（Verify）：
- 目的在子确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求，保证被加载类的正确性，不会危害虚拟机自身安全。
- 主要包括四种验证：文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证。
准备（Prepare）：
- 为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值，即零值。
- 这里不包含用final修饰的static，因为final在编译的时候就会分配了，准备阶段会显式初始化；
- 这里不会为实例变量分配初始化，类变量会分配在方法区中，而实例变量是会随着对象一起分配到Java堆中。
解析（Resolve）：
- 将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程。
- 事实上，解析操作往往会伴随着JVM在执行完初始化之后再执行。
- 符号引用就是用一组符号来描述所引用的目标。符号引用的字面量形式明确定义在《java虚拟机规范》的Class文件格式中。、
- 直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄。
- 解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等。对应常量池中的CONSTANT_Class_info，CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info等。
初始化阶段
答
- 初始化阶段就是执行类构造器方法()的过程。
- 此方法不需定义，是javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来。
- 构造器方法中指令按语句在源文件中出现的顺序执行。
- ()不同于类的构造器。（关联：构造器是虚拟机视角下的()）
- 若该类具有父类，JVM会保证子类的()执行前，父类的()已经执行完毕。
- 虚拟机必须保证一个类的()方法在多线程下被同步加锁。
类加载器
答
启动类加载器
- 它用来加载Java的核心库（JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、resources.jar或sun.boot.class.path路径下的内容），用于提供JVM自身需要的类
- 没有父加载器
- 出于安全考虑，Bootstrap启动类加载器只加载包名为java、javax、sun等开头的类
扩展类加载器(JDK9之前)
从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或从JDK的安装目录的jre/1ib/ext子目录（扩展目录）下加载类库。如果用户创建的JAR放在此目录下，也会自动由扩展类加载器加载。
应用程序类加载器
- 它负责加载环境变量classpath或系统属性java.class.path指定路径下的类库
- 该类加载是程序中默认的类加载器，一般来说，Java应用的类都是由它来完成加载
- 通过ClassLoader#getSystemclassLoader() 方法可以获取到该类加载器
平台类加载器（JDK9开始，取代了扩展类加载器）
- 由于整个JDK都基于模块化进行构建，其中的Java类库就已天然地满足了可扩展的需求，那自然无须再保留 <JAVA_HOME>\lib\ext目录，此前使用这个目录或者java.ext.dirs系统变量来扩展JDK功能的机制已经没 有继续存在的价值了，用来加载这部分类库的扩展类加载器也完成了它的历史使命。
- 平台类加载器和应用程序类加载器都不再派生自java.net.URLClassLoader，现在启动类加载器、平台类加载器、应用程序类加载器全都继承于 jdk.internal.loader.BuiltinClassLoader，在BuiltinClassLoader中实现了新的模块化架构下类如何从模块中 加载的逻辑，以及模块中资源可访问性的处理。
用户自定义类加载器有什么用途？
答
- 隔离加载类
- 修改类加载的方式
- 扩展加载源
- 防止源码泄漏
什么是双亲委派机制？
答
- 如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行；
- 如果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，请求最终将到达顶层的启动类加载器；
- 如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式。
优势
- 避免类的重复加载
- 保护程序安全，防止核心API被随意篡改
- 沙箱安全机制
缺点
-
双亲委派很好地解决了各个类加载器协作时基础类型的一致性问题，基础类型之所以被称为“基础”，是因为它们总是作为被用户代码继承、调用的API存在，但程序设计往往没有绝对不变的完美规则，如果有基础类型又要调用回用户的代码时，就无法实现了。比如JNDI、JDBC等。
解决办法：在JDK 6时，JDK提供了 java.util.ServiceLoader类，以META-INF/services中的配置信息，辅以责任链模式，这才算是给SPI的加载提供了一种相对合理的解决方案。
-
需要做代码热替换时。
解决方式：OSGi实现模块化热部署的关键是它自定义的类加载器机制的实现，每一个程序模块（OSGi中称为 Bundle）都有一个自己的类加载器，当需要更换一个Bundle时，就把Bundle连同类加载器一起换掉以实现代码的热替换。
JVM如何判断两个class对象是否相同
答
- 类的完整类名必须一致，包括包名。
- 加载这个类的ClassLoader（指ClassLoader实例对象）必须相同
类的主动使用和被动使用？有什么区别
答
主动使用，又分为七种情况：
- 创建类的实例
- 访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值
- 调用类的静态方法
- 反射（比如：Class.forName（“com.atguigu.Test”））
- 初始化一个类的子类
- Java虚拟机启动时被标明为启动类的类
- JDK 7 开始提供的动态语言支持：
java.lang.invoke.MethodHandle实例的解析结果
REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic句柄对应的类没有初始化，则初始化
区别：
除了以上七种情况，其他使用Java类的方式都被看作是对类的被动使用，都不会导致类的初始化。
使用static+ final修饰字段的显式赋值的操作，到底是在哪个阶段进行的赋值？
答
- 对于基本数据类型的字段来说，如果使用static final修饰，则显式赋值–直接赋值常量，而非调用方法通常是在准备环节进行
- 对于String来说，如果使用字面量的方式赋值，使用static final修饰的话，则显式赋值通常是在准备环节进行
- 排除上述的在准备环节赋值的情况之外的情况，则在初始化阶段()中赋值。
Class.forName()与ClassLoader.loadClass()有什么区别？
答
Class.forName()
- Class.forName()：是一个静态方法，最常用的是Class.forName(String className);
- 根据传入的类的全限定名返回一个Class对象。该方法在将Class文件加载到内存的同时，会执行类的初始化。
ClassLoader.loadClass()
- ClassLoader.loadClass()：这是一个实例方法，需要一个ClassLoader对象来调用该方法。
- 该方法将Class文件加载到内存时，并不会执行类的初始化，直到这个类第一次使用时才进行初始化。该方法因为需要得到一个ClassLoader对象，所以可以根据需要指定使用哪个类加载器。
标签：初始化,java,ClassLoader,JVM,之类,赋值,Class,加载 来源： https://blog.csdn.net/phn555/article/details/123636565