java类加载机制

在看java和android的类加载机制,途中有一些疑惑,就先记下来。

一些概念的理解

jdk和jre是什么区别?JDK就是Java Development Kit.简单的说JDK是面向开发人员使用的SDK,它提供了Java的开发环境和运行环境。SDK是Software Development Kit 一般指软件开发包,可以包括函数库、编译程序等。JRE是Java Runtime Enviroment是指Java的运行环境,是面向Java程序的使用者,而不是开发者

rt.jar、dt.jar、tools.jar是什么?rt.jar这个文件是极为重要的一个文件,rt是runtime的缩写,即运行时的意思。是java程序在运行时必不可少的文件。里面包含了java程序员常用的包,如java.lang,java.util,java.io,java.net,java.applet等;dt.jar是关于运行环境的类库,主要是swing的包,你要用到swing时最好加上;tools.jar 是系统用来编译一个类的时候用到的,也就是javac的时候用到 。

lib/
jre/lib
的区别是什么? JDK下的lib包括java开发环境的jar包,是给JDK用的,例如JDK下有一些工具,可能要用该目录中的文件。例如,编译器等;JDK下的JRE下的lib是开发环境中,运行时需要的jar包。最典型的就是导入的外部驱动jar包。

什么是android dex文件明白什么是 Dex 文件之前,要先了解一下 JVM,Dalvik 和 ART。JVM 是 JAVA 虚拟机,用来运行 JAVA 字节码程序。Dalvik 是 Google 设计的用于 Android平台的运行时环境,适合移动环境下内存和处理器速度有限的系统。ART 即 Android Runtime,是 Google 为了替换 Dalvik 设计的新 Android 运行时环境,在Android 4.4推出。ART 比 Dalvik 的性能更好。Android 程序一般使用 Java 语言开发,但是 Dalvik 虚拟机并不支持直接执行 JAVA 字节码,所以会对编译生成的 .class 文件进行翻译、重构、解释、压缩等处理,这个处理过程是由 dx 进行处理,处理完成后生成的产物会以 .dex 结尾,称为 Dex 文件。Dex 文件格式是专为 Dalvik 设计的一种压缩格式。所以可以简单的理解为:Dex 文件是很多 .class 文件处理后的产物,最终可以在 Android 运行时环境执行。

jvm中的类加载器

启动类加载器(Bootstrap Class Loader)

主要负责加载jdk中的核心类库,比如rt.jar和其它在jre/lib中的核心类。Bootstrap Class Loader是所有classloader的父加载器。它是有native代码实现的

It’s mainly responsible for loading JDK internal classes, typically rt.jar and other core libraries located in $JAVA_HOME/jre/lib directory. Additionally, Bootstrap class loader serves as a parent of all the other ClassLoader instances.
This bootstrap class loader is part of the core JVM and is written in native code. Different platforms might have different implementations of this particular class loader.

扩展类加载器(Extension Class Loader)

扩展类加载器是由Sun的ExtClassLoader(sun.misc.Launcher$ExtClassLoader)实现的,它负责将 <JAVA_HOME >/lib/ext
或者由系统变量 -Djava.ext.dir
指定位置中的类库 加载到内存中。开发者可以直接使用标准扩展类加载器。

系统类加载器(System Class Loader)

系统类加载器是由 Sun 的 AppClassLoader(sun.misc.Launcher$AppClassLoader)实现的,它负责将用户类路径(java -classpath或-Djava.class.path变量所指的目录,即当前类所在路径及其引用的第三方类库的路径,加载到内存中。开发者可以直接使用系统类加载器。

The system or application class loader, on the other hand, takes care of loading all the application level classes into the JVM. It loads files found in the classpath environment variable, -classpath or -cp command line option. Also, it’s a child of Extensions classloader.
The extension class loader is a child of the bootstrap class loader and takes care of loading the extensions of the standard core Java classes so that it’s available to all applications running on the platform.
Extension class loader loads from the JDK extensions directory, usually $JAVA_HOME/lib/ext directory or any other directory mentioned in the java.ext.dirs system property.

举个例子

public void printClassLoaders() throws ClassNotFoundException {
 
    System.out.println("Classloader of this class:"
        + PrintClassLoader.class.getClassLoader());
 
    System.out.println("Classloader of Logging:"
        + Logging.class.getClassLoader());
 
    System.out.println("Classloader of ArrayList:"
        + ArrayList.class.getClassLoader());
}
复制代码

运行结果是

Class loader of this class:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
Class loader of Logging:sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@3caeaf62
Class loader of ArrayList:null

classloader的类的继承关系

classDiagram
Object <|-- ClassLoader
ClassLoader <|-- SecureClassLoader
SecureClassLoader <|-- URLClassLoader
URLClassLoader <|-- ExtClassLoader
URLClassLoader <|-- AppClassLoader
BootStrapClassLoader <-- ExtClassLoader
ExtClassLoader <-- AppClassLoader
AppClassLoader <-- ClassLoaderA
AppClassLoader <-- ClassLoaderB
复制代码

其中,ExtClassLoader属于Extension Class Loader,AppClassLoader属于System Class Loader。

双亲委派机制

JVM在加载类时默认采用的是双亲委派机制。通俗的讲,就是某个特定的类加载器在接到加载类的请求时,首先将加载任务委托给父类加载器,依次递归 (本质上就是loadClass函数的递归调用)。因此,所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中。如果父类加载器可以完成这个类加载请求,就成功返回;只有当父类加载器无法完成此加载请求时,子加载器才会尝试自己去加载。事实上,大多数情况下,越基础的类由越上层的加载器进行加载。

加载过程如下:

  1. 源 ClassLoader 先判断该 Class 是否已加载,如果已加载,则直接返回 Class,如果没有则委托给父类加载器。
  2. 父类加载器判断是否加载过该 Class,如果已加载,则直接返回 Class,如果没有则委托给祖父类加载器。
  3. 依此类推,直到始祖类加载器(引用类加载器)。
  4. 始祖类加载器判断是否加载过该 Class,如果已加载,则直接返回 Class,如果没有则尝试从其对应的类路径下寻找 class 字节码文件并载入。如果载入成功,则直接返回 Class,如果载入失败,则委托给始祖类加载器的子类加载器。
  5. 始祖类加载器的子类加载器尝试从其对应的类路径下寻找 class 字节码文件并载入。如果载入成功,则直接返回 Class,如果载入失败,则委托给始祖类加载器的孙类加载器。
  6. 依此类推,直到源 ClassLoader。
  7. 源 ClassLoader 尝试从其对应的类路径下寻找 class 字节码文件并载入。如果载入成功,则直接返回 Class,如果载入失败,源 ClassLoader 不会再委托其子类加载器,而是抛出异常。

android的class loader

classDiagram
Object <|-- ClassLoader
ClassLoader <|-- BaseDexClassLoader
ClassLoader <|-- SecureClassLoader
SecureClassLoader <|-- URLClassLoader
BaseDexClassLoader <|-- PathClassLoader
BaseDexClassLoader <|-- DexClassLoader
BaseDexClassLoader <|-- InMemoryDexClassLoader
ClassLoader <|-- BootClassLoader
BootClassLoader <-- PathClassLoader
复制代码

几个知识点

A class loader that loads classes from .jar and .apk filescontaining a classes.dex entry. This can be used to execute code notinstalled as part of an application.

原文 

https://juejin.im/post/5ca459fbf265da30ac21a63a

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