Bagaimana Pemuat Kelas Java Berfungsi Secara Dalaman

Mekanisme pemuatan kelas Java dilaksanakan melalui kelas, dan aliran kerja terasnya dibahagikan kepada tiga peringkat: memuatkan, menghubungkan dan memulakan. Semasa fasa pemuatan, kelas muat turun secara dinamik membaca bytecode kelas dan mencipta objek kelas; Pautan termasuk mengesahkan ketepatan kelas, memperuntukkan memori kepada pembolehubah statik, dan rujukan simbol parsing; Inisialisasi melakukan blok kod statik dan tugasan pembolehubah statik. Pemuatan kelas mengamalkan model delegasi induk, dan mengutamakan loader kelas induk untuk mencari kelas, dan cuba bootstrap, lanjutan, dan kelas aplikasi seterusnya untuk memastikan perpustakaan kelas teras selamat dan mengelakkan pemuatan pendua. Pemaju boleh menyesuaikan kelas, seperti UrlClassLoader untuk pemuatan jauh, WebApp ClassLoader melaksanakan pengasingan aplikasi, dan OSGI menyokong beban dinamik modular. Di samping itu, pemunggahan kelas bergantung kepada kitar semula kelas. Jika ClassLoader dirujuk, ia tidak boleh melepaskan memori, yang boleh membawa kepada kebocoran dengan mudah. Kitaran hidup perlu diuruskan dengan munasabah untuk mengoptimumkan sumber. Menguasai prinsip klasik membantu menyelesaikan masalah, mengoptimumkan struktur dan reka bentuk sistem pemalam.

Mekanisme pemuatan kelas Java adalah bahagian penting dalam runtime JVM, dan ClassLoader adalah teras mekanisme ini. Memahami bagaimana kerja kelas akan membantu menyelesaikan masalah pemuatan kelas, mengoptimumkan struktur program, dan juga membantu anda merancang sistem modular yang lebih baik.

Proses asas pemuatan kelas

Apabila program Java berjalan, tidak semua kelas dimuatkan dari awal. Sebaliknya, apabila kelas digunakan untuk kali pertama, ia dimuatkan ke dalam ingatan oleh ClassLoader. Proses ini dibahagikan kepada tiga peringkat:

• Memuatkan : Cari fail bytecode binari kelas (biasanya fail kelas), baca dan buat objek kelas.
• Menghubungkan : Termasuk tiga langkah: pengesahan, penyediaan dan parsing. Sahkan untuk memastikan ketepatan kelas; Sediakan untuk memperuntukkan memori untuk pembolehubah statik dan tetapkan nilai lalai; Parsing adalah untuk menggantikan rujukan simbolik dengan rujukan langsung.
• Inisialisasi : Jalankan kaedah pembina kelas <clinit></clinit> , iaitu blok kod statik dan operasi tugasan pembolehubah statik yang kami tulis.

Di antara tiga langkah ini, pemuatan dilakukan oleh ClassLoader, dan dua peringkat yang tersisa dikawal oleh JVM.

Model delegasi induk

Pemuat kelas di Java mengamalkan mekanisme yang dipanggil "delegasi induk" untuk mengelakkan pemuatan kelas pendua. Setiap kelas mempunyai pemuat kelas induk. Apabila memuatkan kelas, ia akan mula mewakilkan ke kelas induk untuk dimuatkan. Hanya apabila kelas induk tidak dapat dimuatkan, ia akan cuba memuatkannya dengan sendirinya.

Hierarki kelas standard adalah seperti berikut:

• Bootstrap ClassLoader : Bertanggungjawab memuatkan kelas teras (seperti java.lang.Object ) yang datang dengan JVM, biasanya terletak di rt.jar.
• Extension ClassLoader : Memuatkan perpustakaan lanjutan Java, yang umumnya terletak di direktori jre/lib/ext .
• Aplikasi ClassLoader (juga dipanggil Sistem ClassLoader): Memuatkan kelas di bawah aplikasi ClassPath, adalah kelas yang kita berurusan dengan paling kerap.

Sebagai contoh, apabila anda memanggil Class.forName("com.example.MyClass") , lalai ialah aplikasi ClassLoader memulakan permintaan pemuatan. Ia akan meminta lanjutan, kemudian tanya Bootstrap. Jika tiada seorang pun daripada mereka ditemui, kemudian pergi ke Classpath untuk mencari sendiri.

Kelebihan mekanisme ini ialah memastikan konsistensi dan keselamatan kelas dan menghalang kelas yang ditentukan oleh pengguna daripada menimpa perpustakaan kelas teras.

Pelaksanaan dan penggunaan kelas biasa

Sebagai tambahan kepada kelas standard yang disebutkan di atas, Java juga membolehkan pemaju menyesuaikan kelas untuk memenuhi keperluan khusus, seperti kelas pemuatan dari rangkaian, penggunaan panas, sistem pemalam, dll.

Beberapa kelas biasa:

• UrlClassLoader : Ia boleh memuat kelas berdasarkan URL (seperti fail tempatan atau alamat HTTP jauh), sesuai untuk pemuatan dinamik pakej balang luaran.
• Kaedah Kelas Kustom : Kaedah ClassLoader yang mewarisi dan menulis semula findClass() atau loadClass() boleh melaksanakan logik pemuatan kelas anda sendiri.
• WebApp ClassLoader (biasanya dalam Tomcat): Setiap aplikasi web mempunyai kelas bebas sendiri, yang digunakan untuk mengasingkan versi kelas aplikasi yang berbeza.
• OSGI ClassLoader : Digunakan dalam sistem modular, menyokong pemuatan dinamik dan memunggah kelas.

Jika anda sedang membangunkan sistem pemalam, anda mungkin perlu menyesuaikan kelas untuk memuatkan fail balang pemalam dari direktori yang ditentukan. Contohnya:

 Pluginclassloader kelas awam memanjangkan kelas {
    Jarfile fail akhir peribadi;

    PlugInclassLoader awam (File Jarfile, ClassLoader Parent) {
        Super (ibu bapa);
        this.jarfile = jarfile;
    }

    @Override
    Kelas yang dilindungi <?> findClass (nama rentetan) melemparkan ClassNotFoundException {
        Cuba {
            byte [] classBytes = ReadClassFromFile (nama);
            kembali defineclass (nama, classbytes, 0, classbytes.length);
        } menangkap (ioException e) {
            membuang ClassNotFoundException baru ("Kelas" Nama "tidak dijumpai", e);
        }
    }

    Byte Private [] ReadClassFromFile (Nama String) melemparkan IOException {
        // Sebenarnya membaca bytecode kelas dari balang ...
    }
}

Dengan cara ini, anda boleh memuatkan kelas dalam pemalam melalui loader kelas ini.

Penggunaan Kelas dan Pengurusan Memori

Apa yang tidak diketahui oleh orang ramai ialah kelas boleh dipasang, tetapi ini hanya berlaku apabila kelas yang sepadan adalah sampah yang dikumpulkan. Dalam erti kata lain, selagi kelas anda masih dirujuk, semua kelas yang dimuatkan tidak akan dikitar semula, yang boleh menyebabkan kebocoran ingatan dengan mudah.

Oleh itu, apabila menggunakan kelas classloader tersuai, anda harus memberi perhatian kepada sumber pelepasan yang tepat pada masanya, terutamanya dalam senario pemuatan/pemunggahan yang kerap, seperti kemas kini panas atau pemuatan modul dinamik.

Amalan biasa adalah untuk meletakkan kelas kelas dalam bekas rujukan yang lemah, atau secara manual menetapkannya ke batal apabila ia tidak lagi diperlukan untuk membenarkan GC dikitar semula dengan lancar.

Pada dasarnya itu sahaja. ClassLoader adalah bahagian Jawa yang agak rendah tetapi sangat praktikal. Menguasai prinsip dan penggunaannya dapat membantu anda menulis aplikasi yang lebih fleksibel dan mantap.

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimana Pemuat Kelas Java Berfungsi Secara Dalaman. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!