Wie Java -Klassenloader intern funktionieren

Der Klassenladermechanismus von Java wird über den Classloader implementiert und sein Kernworkflow ist in drei Stufen unterteilt: Laden, Verknüpfung und Initialisierung. Während der Ladephase liest Classloader den Bytecode der Klasse dynamisch und erstellt Klassenobjekte. Zu den Links gehören die Überprüfung der Richtigkeit der Klasse, die Zuweisung von Gedächtnissen für statische Variablen und das Parsen von Symbolreferenzen; Die Initialisierung führt statische Codeblöcke und statische Variablenzuordnungen durch. Die Klassenbelastung übernimmt das übergeordnete Delegationsmodell und priorisiert den übergeordneten Klassenloader, um Klassen zu finden, und probieren Sie die Bootstrap-, Erweiterungs- und Anwendungsklassenloaderin, um sicherzustellen, dass die Kernklassenbibliothek sicher ist und doppelte Beladung vermeidet. Entwickler können den Klassenloader wie URLClassloader für Remote -Laden anpassen, WebApp Classloader implementiert die Anwendungsisolierung und OSGI unterstützt modulare dynamische Laden. Darüber hinaus hängt das Klassenentladen vom Recycling von Classloader ab. Wenn der Classloader verwiesen wird, kann er keinen Speicher freisetzen, der leicht zu Leckagen führen kann. Der Lebenszyklus muss vernünftigerweise verwaltet werden, um die Ressourcen zu optimieren. Das Beherrschen des Klassenloaderprinzips hilft bei der Fehlerbehebung bei Problemen, optimieren Struktur und Design-Plug-in-Systemen.

Javas Klassenlademechanismus ist ein wichtiger Bestandteil der JVM -Laufzeit, und Classloader ist der Kern dieses Mechanismus. Das Verständnis der Arbeit von Klassenladern hilft dabei, Probleme mit Klassenbelastung zu beheben, die Programmstruktur zu optimieren und sogar ein modulares System besser zu gestalten.

Grundprozess des Klassenbelades

Wenn ein Java -Programm ausgeführt wird, werden nicht alle Klassen von Anfang an geladen. Wenn die Klasse zum ersten Mal verwendet wird, wird sie stattdessen vom Klassenloader in den Speicher geladen. Dieser Prozess ist grob in drei Stufen unterteilt:

• Laden : Suchen Sie die Binärbytecode -Datei der Klasse (normalerweise eine .class -Datei), lesen und erstellen Sie ein Klassenobjekt.
• Verknüpfung : Enthält drei Schritte: Überprüfung, Vorbereitung und Parsen. Überprüfen Sie, um die Richtigkeit der Klasse sicherzustellen; Bereiten Sie sich darauf vor, Speicher für statische Variablen zuzuweisen und Standardwerte festzulegen. Das Parsing besteht darin, symbolische Referenzen durch direkte Referenzen zu ersetzen.
• Initialisierung : Führen Sie die <clinit></clinit> -Methode aus, bei der der statische Codeblock und die statischen Operationen der Variablenzuordnung, die wir schreiben, handelt.

Unter diesen drei Schritten erfolgt das Laden von Classloader und die verbleibenden zwei Stufen werden vom JVM gesteuert.

Elterndelegationsmodell

Klassenloader in Java nutzen einen Mechanismus, der als "Elterndelegation" bezeichnet wird, um die doppelte Belastung von Klassen zu vermeiden. Jeder Klassenloader verfügt über einen übergeordneten Klassenlader. Beim Laden der Klasse wird zunächst in die übergeordnete Klasse geladen. Nur wenn die übergeordnete Klasse nicht geladen werden kann, versucht sie, sie selbst zu laden.

Die Standardklassenloaderhierarchie lautet wie folgt:

• Bootstrap Classloader : Ist dafür verantwortlich, die Kernklassen (z. B. java.lang.Object ) zu laden, die mit dem JVM geliefert werden, das normalerweise in Rt.Jar liegt.
• Erweiterungsklassenloader : Lädt die Java -Erweiterungsbibliothek, die sich im Allgemeinen im jre/lib/ext -Verzeichnis befindet.
• Anwendungsklassenloader (auch System Classloader genannt): Das Laden der Klasse unter dem Anwendungsklassenpath ist der Klassenloader, mit dem wir am häufigsten zu tun haben.

Wenn Sie beispielsweise Class.forName("com.example.MyClass") aufrufen, ist der Standardwert, dass der Anwendungsklassenloader die Ladeanforderung initiiert. Es wird zuerst die Erweiterung fragen und dann Bootstrap fragen. Wenn keiner von ihnen gefunden wird, gehen Sie zu Klassenpfad, um es selbst zu finden.

Der Vorteil dieses Mechanismus besteht darin, dass er die Konsistenz und Sicherheit der Klasse sicherstellt und benutzerdefinierte Klassen daran hindert, die Kernklassenbibliothek zu überschreiben.

Implementierung und Nutzung der gemeinsamen Klassenloader

Zusätzlich zum oben genannten Standardklassenloader ermöglicht Java Entwicklern auch, Klassenloader so anzupassen, dass sie bestimmte Anforderungen erfüllen, z. B. Klassen aus dem Netzwerk, die Hot Deployment, Plug-in-Systeme usw.

Mehrere gemeinsame Klassenloader:

• URLCASSLOADER : Sie können Klassen basierend auf URLs (z. B. lokale Dateien oder Remote -HTTP -Adressen) laden, die für das dynamische Laden externer Glaspakete geeignet sind.
• Benutzerdefinierte Klassenloader : Erben ClassLoader und Umschreibung findClass() oder loadClass() können Ihre eigene Klassenladelogik implementieren.
• WebApp Classloader (üblicherweise in Tomcat): Jede Webanwendung hat einen eigenen unabhängigen Klassenloader, mit dem die Klassenversionen verschiedener Anwendungen isoliert werden.
• OSGI -Klassenloader : Wird in modularen Systemen verwendet, unterstützt dynamisches Laden und Entladen von Klassen.

Wenn Sie ein Plug-in-System entwickeln, müssen Sie möglicherweise einen Klassenloader so anpassen, dass die JAR-Datei des Plug-in aus dem angegebenen Verzeichnis geladen wird. Zum Beispiel:

 PluginClassloader für öffentliche Klasse erweitert Classloader {
    private endgültige Datei Jarfile;

    public pluginClassloader (Datei jarfile, Classloader Parent) {
        Super (Eltern);
        this.jarfile = jarfile;
    }

    @Override
    Protected Class <?> FindClass (String -Name) löst ClassNotFoundException {aus
        versuchen {
            byte [] classBytes = readClassfromFile (Name);
            Rückgabe definClass (Name, ClassBytes, 0, classBytes.length);
        } catch (ioException e) {
            neue classNotFoundException werfen ("Klasse" Name "nicht gefunden", e);
        }
    }

    private byte [] readClassfromFile (String -Name) löst ioException {aus
        // Lesen Sie tatsächlich den Bytecode der Klasse aus dem Glas ...
    }
}

Auf diese Weise können Sie die Klassen im Plug-In über diesen Klassenlader laden.

Klasse Deinstallation und Speicherverwaltung

Was viele Menschen nicht wissen, ist, dass Klassen deinstalliert werden können, aber dies geschieht nur, wenn der entsprechende Klassenloader Müll gesammelt ist. Mit anderen Worten, solange Ihr Klassenloader noch referenziert ist, werden alle Klassen nicht recycelt, wodurch leicht Speicherverluste verursacht werden können.

Bei der Verwendung eines benutzerdefinierten Klassenloaders sollten Sie daher auf rechtzeitige Ressourcen achten, insbesondere bei häufigen Lade-/Entladungsszenarien wie Hot -Updates oder dynamischem Modul.

Eine übliche Praxis besteht darin, den Klassenloader in einen schwachen Referenzbehälter zu platzieren oder manuell auf Null zu setzen, wenn er nicht mehr benötigt wird, damit GC reibungslos recycelt werden kann.

Grundsätzlich ist das. Classloader ist ein relativ niedriger, aber sehr praktischer Teil von Java. Durch das Beherrschen der Prinzipien und der Nutzung können Sie flexiblere und robustere Anwendungen schreiben.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWie Java -Klassenloader intern funktionieren. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!