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JVM调优篇

从JDK源码级别剖析JVM类加载机制

JVM创建加载流程

ps：1.图中c++的jvm.dll就类似java中的jar包
2. 上图中的Launcher类是所有类加载器的启动器

其中loadClass的类加载过程有如下几步：
加载 >> 验证 >> 准备 >> 解析 >> 初始化 >> 使用 >> 卸载

• 加载：在硬盘上查找并通过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，在加载阶段会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
• 验证：校验字节码文件的正确性（cafe babe）
• 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，比如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)，这是所谓的静态链接过程(类加载期间完成)，动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用
• 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

类加载流程：

可以使用javap -v Math.class 指令来查看解析的符号(字面量)，这些与字节码文件是一一对应的。

public class TestDynamicLoad {static {System.out.println("*************load TestDynamicLoad************");
}public static void main(String[] args) {new A();System.out.println("*************load test************");B b = null; //B不会加载，除非这里执行 new B()
}
}class A {static {System.out.println("*************load A************");}public A() {System.out.println("*************initial A************");}}class B {static {System.out.println("*************load B************");}public B() {System.out.println("*************initial B************");}}运行结果：*************load TestDynamicLoad*************************load A*************************initial A*************************load test************

程序运行时，所依赖的war包都会被加载使用吗？
不会加载，因为是用懒加载实现的。
先load主类 -->加载被new的类 （类似B b=null的B类并不会加载，静态代码块也不会执行）

类加载器和双亲委派机制
上面的类加载过程主要是通过类加载器来实现的，Java里有如下几种类加载器

• 引导类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如rt.jar、charsets.jar等（C++实现，故String.class.getClassLoader()返回的是null，因为加载器不是java对象）
• 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，主要就是加载你自己写的那些类
• 自定义加载器：负责加载用户自定义路径下的类包

双亲委派机制说简单点就是，先找父亲加载，不行再由儿子自己加载

1.一般加载在项目目录下的/terget目录下
2.加载器之间为父子加载器关系，而不是父子类关系（无继承关系）。所有类加载器都继承自ClassLoader类，APP/EXTRA~ 继承自 URL~ 继承自 SECURE~ 继承自 ClassLoader。
源码关键方法：
findLoadedClass(name)：检查请求的类是否已经被加载过了（类加载器的存储空间）

• 已经加载过的类会存放在加载它的的类加载器的内存中

findClass（）：真正加载类的逻辑，通过类加载路径找到类，并defineClass()( 重写就是自定义类加载器 )
loadClass（String,Boolean）：如果父类加载器加载失败则会调用自定义的findClass方法( 重写就是打破双亲委派 ) 嵌套向上
defineClass(): 把类字节数组变成类

为什么要设计双亲委派机制？

• 沙箱安全机制：自己写的java.lang.String.class类不会被加载，这样便可以防止核心API库被随意篡改
• 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，保证被加载类的唯一性

全盘负责委托机制
“全盘负责”是指当一个ClassLoder装载一个类时，除非显示的使用另外一个ClassLoder，该类所依赖及引用的类也由这个ClassLoder载入。

自定义类加载器示例：
自定义类加载器只需要继承 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，还有一个方法是findClass，默认实现是空方法，所以我们自定义类加载器主要是重写findClass方法。

public class MyClassLoaderTest {static class MyClassLoader extends ClassLoader {private String classPath;public MyClassLoader(String classPath) {this.classPath = classPath;}private byte[] loadByte(String name) throws Exception {name = name.replaceAll("\\.", "/");FileInputStream fis = new FileInputStream(classPath + "/" + name+ ".class");int len = fis.available();byte[] data = new byte[len];fis.read(data);fis.close();return data;}protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {try {byte[] data = loadByte(name);//defineClass将一个字节数组转为Class对象，这个字节数组是class文件读取后最终的字节数组。return defineClass(name, data, 0, data.length);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();throw new ClassNotFoundException();}}}public static void main(String args[]) throws Exception {//初始化自定义类加载器，会先初始化父类ClassLoader，其中会把自定义类加载器的父加载器设置为应用程序类加载器AppClassLoaderMyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("D:/test");//D盘创建 test/com/tuling/jvm 几级目录，将User类的复制类User1.class丢入该目录Class clazz = classLoader.loadClass("com.tuling.jvm.User1");Object obj = clazz.newInstance();Method method = clazz.getDeclaredMethod("sout", null);method.invoke(obj, null);System.out.println(clazz.getClassLoader().getClass().getName());}
}运行结果：
=======自己的加载器加载类调用方法=======
com.tuling.jvm.MyClassLoaderTest$MyClassLoader

打破双亲委派机制
再来一个沙箱安全机制示例，尝试打破双亲委派机制，用自定义类加载器加载我们自己实现的 java.lang.String.class

public class MyClassLoaderTest {static class MyClassLoader extends ClassLoader {private String classPath;public MyClassLoader(String classPath) {this.classPath = classPath;}private byte[] loadByte(String name) throws Exception {name = name.replaceAll("\\.", "/");FileInputStream fis = new FileInputStream(classPath + "/" + name+ ".class");int len = fis.available();byte[] data = new byte[len];fis.read(data);fis.close();return data;}protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {try {byte[] data = loadByte(name);return defineClass(name, data, 0, data.length);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();throw new ClassNotFoundException();}}/*** 重写类加载方法，实现自己的加载逻辑，不委派给双亲加载* @param name* @param resolve* @return* @throws ClassNotFoundException*/protected Class loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException {synchronized (getClassLoadingLock(name)) {// First, check if the class has already been loadedClass c = findLoadedClass(name);if (c == null) {// If still not found, then invoke findClass in order// to find the class.long t1 = System.nanoTime();c = findClass(name);// this is the defining class loader; record the statssun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();}if (resolve) {resolveClass(c);}return c;}}}public static void main(String args[]) throws Exception {MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("D:/test");//尝试用自己改写类加载机制去加载自己写的java.lang.String.classClass clazz = classLoader.loadClass("java.lang.String");Object obj = clazz.newInstance();Method method= clazz.getDeclaredMethod("sout", null);method.invoke(obj, null);System.out.println(clazz.getClassLoader().getClass().getName());}
}运行结果：
java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.langat java.lang.ClassLoader.preDefineClass(ClassLoader.java:659)at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:758)