Vertiefte Kenntnisse der Java-Loader

1. Klassen und Klassenlader

Klassenlader: Der erste Schritt in der Ladephase, durch den vollständig qualifizierten Namen einer Klasse Laden Sie den binären Bytestrom dieser Klasse in die JVM.

Klassen und Klassenlader: Die Einzigartigkeit einer Klasse wird durch sie selbst und den Klassenlader bestimmt, der sie lädt. Ob zwei Klassen gleich sind, hängt von der Prämisse ab, dass sie vom gleichen Klassenlader geladen werden.

Die virtuelle JVM-Maschine enthält zwei Klassenlader: Der eine ist der Start-Klassenlader (Bootstrap ClassLoader), der in C++ implementiert ist; der andere sind alle anderen Klassenlader, die in Java implementiert sind.

Aus Sicht eines Java-Programms:

1) Starten Sie den Klassenlader: Verantwortlich für das Laden von Klassen im lib-Verzeichnis oder in dem durch den Parameter -Xbootclasspath angegebenen Pfad , der Dateiname ist erforderlich. Er wird von der virtuellen Maschine erkannt. Wenn er von der JVM nicht erkannt wird, kann er nicht geladen werden.

2) Erweiterungsklassenlader: Verantwortlich für das Laden aller Klassenbibliotheken im libexit-Verzeichnis oder in dem durch die Systemvariable java.exit.dirs angegebenen Pfad.

3) Anwendungsklassenlader (Systemklassenlader): Dies ist der Rückgabewert der getSystemClassloader()-Methode im Classloader. Verantwortlich für das Laden der im Benutzerklassenpfad angegebenen Klassenbibliothek. Wenn in der Anwendung kein benutzerdefinierter Klassenlader vorhanden ist, ist dies der Standard-Klassenlader im Programm.

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2. Elterndelegationsmodell

Mit Ausnahme des Startklassenladers der obersten Ebene verfügen alle anderen Klassenlader über einen eigenen übergeordneten Klassenlader. Die Eltern-Kind-Beziehung wird nicht durch Vererbung implementiert, sondern durch eine Kombinationsbeziehung, um den übergeordneten Klassenlader wiederzuverwenden.

Arbeitsprozess: Der Klassenlader empfängt die Anforderung zum Laden der Klasse –> delegiert die Anforderung an den übergeordneten Klassenlader (bis der übergeordnete Klassenlader gestartet wird) –> Der Ladefehler wird an den untergeordneten Klassenlader zurückgemeldet –> Unterklassenlader versucht zu laden

Vorteile des übergeordneten Delegationsmodells: Stellen Sie die Stabilität der zugrunde liegenden Java-API sicher und vermeiden Sie das Laden benutzerdefinierter Klassen mit demselben Namen (Object ) als Basisklasse, was zu mehreren unterschiedlichen Klassen (Objekten) mit demselben Namen führt, was zu Verwirrung im Grundverhalten von Java führt.

Quellcode des übergeordneten Delegationsmodells:

Die Methode fügt eine Synchronisationssperre hinzu, um die Thread-Sicherheit sicherzustellen. Wenn nicht, rufen Sie die übergeordnete Klasse auf Klassenlader. LoadClass()-Methode. Wenn der übergeordnete Klassenlader leer ist, bedeutet dies, dass der Startklassenlader aufgerufen wird.

Wenn das Laden der übergeordneten Klasse fehlschlägt, wird eine ClassNotFoundException ausgelöst und Sie rufen dann Ihre eigene findClass()-Methode auf, um sie zu laden.

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    //同步锁
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // 首先检车这个类是不是已被加载
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {
                    //如果父类不为空则调用父类加载器的loadClass方法
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    //没有父类则默认调用启动类加载器加载
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                //如果父类加载器找不到这个类则抛出ClassNotFoundException
            }


            if (c == null) {
                // 父类加载器失败时调用自身的findClass方法加载
                long t1 = System.nanoTime();
                c = findClass(name);


                //记录
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

3. Zerstörung des elterlichen Delegationsmodells

1. Die erste Zerstörung des elterlichen Delegationsmodells ist aufgetreten in JDK1, während der Klassenlader und die abstrakte Klasse java.lang.ClassLoader bereits existierten.

Aus Gründen der Vorwärtskompatibilität wurde daher nach JDK1.2 eine neue geschützte Methode findClass zu ClassLoader hinzugefügt. Benutzer schreiben ihre eigene Klassenladelogik in der findClass-Methode, anstatt die loadClass-Methode zu überschreiben, um sicherzustellen, dass das angepasste Klassenladen mit dem übergeordneten Delegationsmodell übereinstimmt.

2. Die zweite Zerstörung

Das Modell selbst ist defekt. Die übergeordnete Delegation kann die Vereinheitlichung der Basisklassen jedes Klassenladers sicherstellen. Dies gilt nicht, wenn der Benutzercode den Benutzercode aufruft. Laden Sie beispielsweise in Szenarios mit SPI den erforderlichen SPI-Code.

Eine Einführung in den SPI-Mechanismus finden Sie in anderen Artikeln.

Um dieses Problem zu lösen, wird der Thread-Kontextlader (Thread Context ClassLoader) eingeführt, der über die Methode setContextClassLoader() in der Klasse java.lang.Thread festgelegt werden kann nicht erstellt, wenn die Einstellung vom übergeordneten Thread geerbt wird. Wenn es keine globale gibt, kann der Lader der Anwendungsklasse verwendet werden, um die Aktion des übergeordneten Klassenladers abzuschließen, der das Laden des untergeordneten Klassenladers anfordert.

3. Der dritte Schaden

wird durch das Streben nach Programmdynamik wie Hot Deployment, Hot Replacement usw. verursacht.

Zum Beispiel ändert der modulare Standard OSGi R4.2 die Baumstruktur der übergeordneten Delegation in eine komplexere Netzwerkstruktur.

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