Java高级之虚拟机加载机制的实例讲解

Jvm要加载的是二进制流，可以是.class文件形式，也可以是其他形式，按照它加载的标准来设计就不会有太大问题。

以下主要就机制和标准两个问题分析一番：

首先来Java类文件的加载机制，跟变量的加载机制类似，它先把Class文件加载入内存，再对数据进行验证、解析和初始化，最终形成虚拟机可以直接使用的Java类型。由于Java是采用JIT机制，所以加载时会比较慢，但优点也明显，具有高度灵活性，支持动态加载和动态连接。

接下来就讲讲类的加载过程：

一个类加载的基本过程是按照下面的顺序来，但也有不严格按照这个顺序来的，也有打乱顺序来的，如动态加载就得先初始化再解析。

1、加载

由虚拟机自行决定，但也有由于下面的阶段要执行而执行上面阶段的情况。

这时虚拟机会做三件事：

第一、通过全限定名读取文件的二进制流；

第二、把文件里的静态方法和变量放到方法区中；

第三、生成一个对象放入堆中，作为访问入口。

注意第一条，仅是读取二进制流，没说具体从什么文件中读，也没说从哪里读，所以造就Java很强的扩展性，可以从Jar、Zip中，也可以从网络层、数据库层等。

主要是对象和方法区的声明。

2、验证

确保二进制流符合虚拟机的要求，不符合会报VerifyError。

第一、文件格式验证，是否有魔数，是否符合Java文件的要求；

第二、元数据验证，是否符合Java代码规范，如abstract类是否直接被实例化，普通类有无间接或直接父类Object等；第三、字节码验证，对数据流和控制流进行分析，保证不会做出危害虚拟机的行为，如是否调用不存在的指令，是否把父类赋值给子类，是否把对象赋值给一个非此类型的对象等；

第四、符号引用验证，主要是类、变量、方法描述是否能找的到，如全限定名是否能找到该文件，是否具有可访问性等。

主要对内部结构的判定

3、准备

为类变量赋初值，通常为0值如静态变量，而不会为实例变量赋值。

4、解析

将常量池中的符号引用转化为直接引用的过程。这里说的符号引用指变量类型，直接引用指可以直接定位到对象的句柄。类、方法、字段、接口解析，根据全限定名获得相关对象，拿到它的类型，若无对所在类访问权会抛出IllegalAccessError，无字段NoSuchFieldError,无方法NoSuchMethodError，是类不是接口会抛出IncompatibleClassChangeError

5、初始化

根据程序要求加载类和必要的资源。有且仅有四种情况，需要主动初始化后才能执行接下来的操作，所以要先执行上面的四步。

第一、有new或static关键字的类，new生成对象，static静态加载，这两个很明显要执行初始化了；

第二、使用类有父类，这没办法了；

第三、反射类里的方法，那肯定要初始化了对不对；

第四、执行的主类，用main方法的类。其他被动初始化的情况不需要考虑。

小例子：

public class SuperClass {
static {
System.out.println(“SuperClass!!”);
}
public static int value = 1;
}
public class SubClass extends SuperClass {
static {
System.out.println(“SubClass!!”);
}
}
public class TestClassLoad {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(SubClass.value);
SuperClass superClass = new SubClass();
}
}
SuperClass!!
1
SubClass!!

执行结果说明一个问题：子类调用父类变量的时候，子类没有初始化，因为此时的代码关系跟子类无关；子类初始化的时候，父类也没有再初始化，因为父类在当前方法体中已经初始化过了。接口与父类的唯一区别在于，接口初始化不会要求父接口，只有用到父接口才会初始化，同样的都会生成类构造器。

这个时候加载类构造器，会初始化类中所有变量，当然父类先于子类初始化

6、使用

加载完之后，该怎么样调用怎么样调用，绘图啊，计算啊等等

7、卸载

类不再被调用

两个类是否相等，主要在于第一使用同一个加载器加载，第二全限定名地址一致

为什么要提出上面的问题呢？接下来要讲讲虚拟机的一个加载机制。

在java虚拟机的角度来看，有两种类加载器，一种叫系统加载器（Bootstrap ClassLoader），一种叫自定义加载器（extends ClassLoader），这种呢又分为两个，一种叫应用加载器，一种叫扩展类加载器，一般默认为前者；而我们的应用程序加载主要由上面三个加载器相互配合完成的。三者的关系如Application?>Extension?>Bootsrap，双亲委派机制是指两两以组合的方式，子加载器先去调用父加载器的方法，没找到目标对象再去用子加载器

伪代码如下：

loadClass(String name,boolean resolve){
Class c=findLoadedClass()
if(c==null){
if(parent !=null)
c=parent.loadClass(name,false);
c=findBootstrapClassOrNull(name);
}catch(ClassNotFoundException e){ }
if(c==null)
c=findClass(name);
}

Java提倡我们去把自己调用类的逻辑写在findClass里，这样有助于双亲委派机制的正常使用。

破坏1、重写loadClass

破坏2、使用线程上下文加载器去让父加载器去调用子加载器的方法

破坏3、热加载现在常用的做法是自定义类加载器并将原bug模块覆盖-OSGI

但由于自定义加载器之间的规则如果混乱，出现同时互相引用的问题，那么会最终找不到类，而出现线程死锁和内存泄露的问题。

关于热修复，也被称为插件，目前比较流行的有HotFix、Nuwa、DroidFix、AndFix等，这些框架均可以在github或其他地方找到，原理如上，方法多样，有覆盖的、有重定向的等等，通过配置、设置action等方式；而作为插件需要满足以下条件：

1、可以独立安装，但不可独立运行

2、具有向下兼容性，即可拓展性

3、只能运行在宿主程序中，而且可以被禁用、替换

以上这篇Java高级之虚拟机加载机制的实例讲解就是小编分享给大家的全部内容了，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。