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從JVM分析Java的類的加載和卸載機制

2019-11-26 14:53:05
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類的加載
  類的加載指的是將類的.class文件中的二進制數據讀入到內存中,將其放在運行時數據區的方法區內,然后在堆區創建一個java.lang.Class對象,用來封裝類在方法區內的數據結構。

  加載.class文件的方式:

  1.從本地系統中直接加載

  2.通過網絡下載.class文件

  3.從zip,jar等歸檔文件中加載.class文件

  4.從專有數據庫中提取.class文件

  5.將Java源文件動態編譯為.class文件

  類的加載的最終產品是位于堆區中的Class對象。

  Class對象封裝了類在方法區內的數據結構,并且向Java程序員提供了訪問方法區內的數據結構的接口。

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類加載器
  加載器有兩種類型:

  1.Java虛擬器自帶的加載器

        根類加載器(Bootstrap)

        擴展類加載器(Extension)

        系統類加載器或稱應用加載器(System)

  后兩種加載器是Java實現的,根類加載器是C++寫的,程序員無法在Java代碼中獲得該類。

  2.用戶自定義的類加載器

        java.lang.ClassLoader的子類

        用戶可以定制類的加載方式 

  類加載器并不需要等到某個類被首次主動使用時再加載它。

  JVM規范允許類加載器在預料某個類將要被使用時就預先加載它,如果在預先加載的過程中遇到了.class文件缺失或存在錯誤,類加載器必須在程序首次主動使用該類時才報告錯誤(LinkageError)。如果這個類一直沒有被程序主動使用,那么類加載器就不會報告錯誤。

類的卸載機制
類的生命周期
  當Sample類被加載、連接和初始化后,它的生命周期就開始了。

  當代表Sample類的Class對象不再被引用,即不可觸及時,Class對象就會結束生命周期,Sample類在方法區內的數據也會被卸載,從而結束Sample類的生命周期。

  由此可見,一個類何時結束生命周期,取決于代表它的Class對象何時結束生命周期。

引用關系
  加載器和Class對象:

  在類加載器的內部實現中,用一個Java集合來存放所加載類的引用。

  另一方面,一個Class對象總是會引用它的類加載器。調用Class對象的getClassLoader()方法,就能獲得它的類加載器。

  由此可見,Class實例和加載它的加載器之間為雙向關聯關系。

  類、類的Class對象、類的實例對象:

  一個類的實例總是引用代表這個類的Class對象。

  在Object類中定義了getClass()方法,這個方法返回代表對象所屬類的Class對象的引用。

  此外,所有的Java類都有一個靜態屬性class,它引用代表這個類的Class對象。

 

類的卸載
  由Java虛擬機自帶的類加載器所加載的類,在虛擬機的生命周期中,始終不會被卸載。

  前面介紹過,Java虛擬機自帶的類加載器包括根類加載器、擴展類加載器和系統類加載器。

  Java虛擬機本身會始終引用這些類加載器,而這些類加載器則會始終引用它們所加載的類的Class對象,因此這些Class對象始終是可觸及的。

  由用戶自定義的類加載器加載的類是可以被卸載的。

具體例子

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loader1變量和obj變量間接應用代表Sample類的Class對象,而objClass變量則直接引用它。

  如果程序運行過程中,將上圖左側三個引用變量都置為null,此時Sample對象結束生命周期,MyClassLoader對象結束生命周期,代表Sample類的Class對象也結束生命周期,Sample類在方法區內的二進制數據被卸載。

  當再次有需要時,會檢查Sample類的Class對象是否存在,如果存在會直接使用,不再重新加載;如果不存在Sample類會被重新加載,在Java虛擬機的堆區會生成一個新的代表Sample類的Class實例(可以通過哈希碼查看是否是同一個實例)。

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