java加载、链接、初始化、jar

java加载、链接、初始化、jar

classpath

classpath是JVM用到的一个环境变量，它用来指示JVM如何搜索class。

现在我们假设classpath是.;C:workproject1in;C:shared，当JVM在加载abc.xyz.Hello这个类时，会依次查找：

• <当前目录>abcxyzHello.class

• C:workproject1inabcxyzHello.class

• C:sharedabcxyzHello.class

注意到.代表当前目录。如果JVM在某个路径下找到了对应的class文件，就不再往后继续搜索。如果所有路径下都没有找到，就报错。

在启动JVM时设置classpath才是推荐的做法。实际上就是给java命令传入-classpath或-cp参数：

java -cp .;C:workproject1in;C:shared abc.xyz.Hello

没有设置系统环境变量，也没有传入-cp参数，那么JVM默认的classpath为.，即当前目录。

在IDE中运行Java程序，IDE自动传入的-cp参数是当前工程的bin目录和引入的jar包。

不要把任何Java核心库添加到classpath中！JVM根本不依赖classpath加载核心库！

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jar包

把package组织的目录层级，以及各个目录下的所有文件（包括.class文件和其他文件）都打成一个jar文件，这样一来，无论是备份，还是发给客户，就简单多了。

jar包还可以包含一个特殊的/META-INF/MANIFEST.MF文件，MANIFEST.MF是纯文本，可以指定Main-Class和其它信息。JVM会自动读取这个MANIFEST.MF文件，如果存在Main-Class，我们就不必在命令行指定启动的类名，而是用更方便的命令：

java -jar hello.jar

jar包还可以包含其它jar包，这个时候，就需要在MANIFEST.MF文件里配置classpath了。

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类的加载过程

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤对该类进行初始化。

1. 类的加载（load）：将类的class文件读入内存，将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，并为之创建一个java.lang.Class对象。此过程由类加载器完成。

2. 类的链接（link）：将类的二进制数据合并到JRE即java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程。

   • 验证：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题

   • 准备：正式为类变量（static）分配内存并设置类变量默认初始值的阶段，这些内存都将在方法区进行分配。

   • 解析：虚拟机常量池内的符号引用（常量名）替换为直接引用（地址）的过程。

3. 类的初始化（initialize）：JVM负责对类进行初始化。

   • 执行类构造器<clinit>()方法的过程。类构造器<clinit>()是由编译器自动收集类中所有类变量的复制动作和静态代码块中的语句合并产生的。（类构造器是构造类信息的，不是构造该类对象的构造器）。

   • 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类的初始化。

   • 虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

区分类初始化和对象初始化。先发生类加载、链接、初始化，然后才是对象初始化，非静态代码块和构造函数在对象初始化阶段发生。

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什么时候会发生类初始化？

类的主动引用（一定会发生类的初始化）

• 当虚拟机启动时，先初始化main方法所在的类

• new一个类的对象

• 调用类的静态成员（除了final变量）和静态方法

• 使用java.lang.reflect包对类进行发射调用

• 当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先回初始化它的父类。

类的被动引用（不会发生类的初始化）

• 当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化。如：当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化。

• 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化。

• 引用静态常量不会触发此类的初始化（常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了）。

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类加载器

类加载器的作用：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口。

类缓存：标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，但一单某个类被加载到类加载器中，它将维护加载（缓存）一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象。

java程序执行过程：

源程序（*.java文件）-->Java编译器-->字节码（-.class文件）-->类装载器-->字节码校验器-->解释器-->操作系统平台。

加载器的分类

1. 引导类加载器（Bootstrp ClassLoader）：用C++编写，是JVM自带的类加载器，负责Java平台核心库，用来装载核心类库。该加载器无法直接获取。

2. 扩展类加载器(PlatformClassLoader)：负责jre/lib/ext目录下jar或-D java.ext.dirs指定目录下的jar包装入工作库。

3. 系统类加载器（System ClassLoader或App ClassLoader）：负责java -cp或-D java.class.path指定目录下的类域jar包装入工作，是最常用的加载器。

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);
        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);
    }
}

 

class Main {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //获取指定类的的加载器
        ClassLoader classLoader = Class.forName("com.bi.Person").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        //核心库是根加载器加载的，不可获取，null
        ClassLoader classLoader1 = Class.forName("java.lang.Math").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);
        String property = System.getProperty("java.class.path");//获取classpath
        System.out.println(property);
    }
}