JVM类加载机制

类加载运行全过程

当用java命令运行某个类的main函数启动程序时,首先需要通过类加载器把主类加载到JVM。

package ink.chensir.jvm;

/**
* @description: Hello JVM
* @author: chensir
* @slogan: 时间从来不语 却回答了所有问题
*/
public class SayHello {
public static final String HELLO_STR ="Hello Jvm !";

public void helloJvm(){
System.out.println(HELLO_STR);
}

public static void main(String[] args) {
SayHello sayHello = new SayHello();
sayHello.helloJvm();
}

}

通过java命令执行代码的大体流程如下:

image-20220616115939628

loadClass的类加载过程

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,使用到类的时候才会加载,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访问入口
  • 验证:校验字节码文件的正确性
  • 准备:给类的静态变量分配内存,并赋予默认值
  • 解析:把静态方法的 符号(变量名)引用 替换为 直接引用(内存地址) => **静态链接 ** ; 动态链接 (程序运行期间 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

类被加载到方法区中后主要包含运行时常量池、类型信息、字段信息、方法信息、类加载器的引用、对应class实例的引用等信息。

类加载器的引用:这个类到类加载器实例的引用

对应class实例的引用:类加载器在加载类信息放到方法区中后,会创建一个对应的class类型的对象实例放到堆(Heap)中,作为开发人员访问方法区中类定义的入口和切入点。

注意,主类在运行过程中如果使用其他类,会逐步加载这些类。jar包 或war包 里的类不是一次性全部加载的,是使用到时才加载

package ink.chensir.jvm;

public class A {
static {
System.out.println("************* load A ************");
}
public A (){
System.out.println("************* initial A ************");
}
}
========================================================================================

package ink.chensir.jvm;

public class B {
static {
System.out.println("************* load B ************");
}
public B (){
System.out.println("************* initial B ************");
}
}

========================================================================================

package ink.chensir.jvm;

/**
* @author: chensir
* @slogan: 时间从来不语 却回答了所有问题
*/
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()
}
}

========================================================================================

运行结果:
************* load TestDynamicLoad **********
************* load A ************************
************* initial A *********************
************* load test *********************

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

Java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
  • 扩展类加载器:负责加载支撑JVM运行的位于JRElib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
  • 自定义类加载器:负责加载用户自定义路径下的类包

类加载器示例

package ink.chensir.jvm;

import sun.misc.Launcher;

import java.net.URL;

/**
* @description: test jdk classloader
* @author: chensir
* @slogan: 时间从来不语 却回答了所有问题
*/
public class TestJDKClassLoader {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(String.class.getClassLoader());
System.out.println(com.sun.crypto.provider.DESKeyFactory.class.getClassLoader().getClass().getName());
System.out.println(TestJDKClassLoader.class.getClassLoader().getClass().getName());
System.out.println("===========================================");

ClassLoader appClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
ClassLoader extClassLoader = appClassLoader.getParent();
ClassLoader bootStrapClassLoader = extClassLoader.getParent();

System.out.println("引导类加载器:"+bootStrapClassLoader);
System.out.println("扩展类加载器:"+extClassLoader);
System.out.println("应用类加载器:"+appClassLoader);
System.out.println("===========================================");

System.out.println("引导类加载器,加载以下文件:");
URL[] urLs = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for (URL urL : urLs) {
System.out.println(urL);
}

System.out.println("扩展类加载器,加载以下文件:");
System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));
System.out.println("===========================================");

System.out.println("应用类加载器,加载以下文件:");
System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));

}
}

运行结果:
null
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
===========================================
引导类加载器:null
扩展类加载器:sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@5b480cf9
应用类加载器:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
===========================================
引导类加载器,加载以下文件:
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/resources.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/rt.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/jsse.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/jce.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/charsets.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/jfr.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/classes
扩展类加载器,加载以下文件:
/Users/chensir/Library/Java/Extensions:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext:/Library/Java/Extensions:/Network/Library/Java/Extensions:/System/Library/Java/Extensions:/usr/lib/java
===========================================
应用类加载器,加载以下文件:
/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/charsets.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/deploy.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/cldrdata.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/dnsns.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/jaccess.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/jfxrt.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/localedata.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/nashorn.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/sunec.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/sunjce_provider.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/sunpkcs11.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/zipfs.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/javaws.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/jce.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/jfr.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/jfxswt.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/jsse.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/management-agent.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/plugin.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/resources.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/jre/lib/rt.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/lib/ant-javafx.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/lib/dt.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/lib/javafx-mx.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/lib/jconsole.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/lib/packager.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/lib/sa-jdi.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_311.jdk/Contents/Home/lib/tools.jar:/Users/chensir/Desktop/jvm/target/classes:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/org/springframework/boot/spring-boot-starter/2.7.0/spring-boot-starter-2.7.0.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/org/springframework/boot/spring-boot/2.7.0/spring-boot-2.7.0.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/org/springframework/spring-context/5.3.20/spring-context-5.3.20.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/org/springframework/spring-aop/5.3.20/spring-aop-5.3.20.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/org/springframework/spring-beans/5.3.20/spring-beans-5.3.20.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/org/springframework/spring-expression/5.3.20/spring-expression-5.3.20.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/org/springframework/boot/spring-boot-autoconfigure/2.7.0/spring-boot-autoconfigure-2.7.0.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/org/springframework/boot/spring-boot-starter-logging/2.7.0/spring-boot-starter-logging-2.7.0.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/ch/qos/logback/logback-classic/1.2.11/logback-classic-1.2.11.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/ch/qos/logback/logback-core/1.2.11/logback-core-1.2.11.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/org/apache/logging/log4j/log4j-to-slf4j/2.17.2/log4j-to-slf4j-2.17.2.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/org/apache/logging/log4j/log4j-api/2.17.2/log4j-api-2.17.2.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/org/slf4j/jul-to-slf4j/1.7.36/jul-to-slf4j-1.7.36.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/jakarta/annotation/jakarta.annotation-api/1.3.5/jakarta.annotation-api-1.3.5.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/org/springframework/spring-core/5.3.20/spring-core-5.3.20.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/org/springframework/spring-jcl/5.3.20/spring-jcl-5.3.20.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/org/yaml/snakeyaml/1.30/snakeyaml-1.30.jar:/Users/chensir/Documents/MITR_Repository/Repository/org/slf4j/slf4j-api/1.7.36/slf4j-api-1.7.36.jar:/Applications/IntelliJ IDEA.app/Contents/lib/idea_rt.jar

类加载器初始化过程

见上面的java类加载过程的大体流程图可知其中会创建JVM启动器实例 sun.misc.Launcher。

sun.misc.Launcher初始化使用了单例模式,保证一个JVM虚拟机内只有一个sun.misc.Launcher实例。

在Launcher构造方法内部,其创建了两个类加载器,分别是 sun.misc.Launcher.ExtClassLoader(扩展类加载器)和 sun.misc.Launcher.AppClassLoader(应用类加载器)。

jvm默认使用Launcher的getClassLoader()方法返回的类加载器AppCLassLoader的实例加载我们的应用程序。

// Launcher的构造方法
public Launcher() {
ExtClassLoader var1;
try {
// 构造扩展类加载器,在构造的过程中将其父加载器设置为null
var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
} catch (IOException var10) {
throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
}

try {
// 构造应用类加载器,在构造的过程中将其父加载器设置为ExtClassLoader
// Launcher的loader属性值是AppClassLoader,我们一般是用这个类加载器来加载我们自己写的应用程序
this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
} catch (IOException var9) {
throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
}

Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);
String var2 = System.getProperty("java.security.manager");

。。。。。。 // 此处省略一些不需要关注的代码段
}

双亲委派机制

jvm类加载器是有亲子层级结构的,如下图

image-20220620101517522

双亲委派机制:加载某个类时会先委托父加载器寻找目标类,找不到在委托上层父加载器加载,如果所有父加载器在自己的加载类路径下都找不到目标类,则在自己的类加载路径中查找并载入目标类。

比如SayHello这个类,最先会找应用程序类加载器加载,应用程序类加载器会先委托扩展类加载器加载,扩展类加载器再委托引导类加载器,顶层引导类加载器在自己的类加载路径里没有找到SayHello类,则向下退回加载SayHello类的请求,扩展类加载器收到回复就自己加载,在自己的类加载路径里也没找到SayHello类,又向下退回SayHello类的加载请求给应用程序类加载器,应用程序类加载器于是在自己的类加载路径里找SayHello类,结果找到了就自己加载。双亲委派机制简单说就是,先找父加载器加载,找不到再由儿子自己加载。

AppCLassLoader的双亲委派机制

AppClassLoader的loadClass方法最终会调用其父类ClassLoader的loadClass方法,该方法大体逻辑如下:

1、先检查指定名称的类是否已经加载过,如果加载过了,就不需要加载,直接返回

2、如果此类没有加载过,再判断一下是否有父类加载器,如果有父类加载器,则由父类加载器加载(即调用parent.loadClass(name,false))或者是调用bootstrap类加载器来加载

3、如果父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类,那么调用当前类加载器的findClass方法来完成类加载

// ClassLoader类的loadClass方法,里面实现了双亲委派机制
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
// 检查当前类加载器是否已经加载了该类
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) { // 如果当前加载器父类加载器不为空则委托父加载器加载该类
c = parent.loadClass(name, false);
} else { // 如果当前加载器父加载器为空则委托引导类加载器加载该类
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}

if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
// 都会调用URLClassLoader的findClass方法在加载器类路径里查找并加载该类
c = findClass(name);

// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) { // 不会执行
resolveClass(c);
}
return c;
}
}

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,就没有必要让子类加载器ClassLoader再加载一次,保证被加载类的唯一性

类加载示例:

package java.lang;

/**
* @author: chensir
* @slogan: 时间从来不语 却回答了所有问题
*/
public class String {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("My String Class");
}
}

运行结果:
错误: 在类 java.lang.String 中找不到 main 方法, 请将 main 方法定义为:
public static void main(String[] args)
否则 JavaFX 应用程序类必须扩展javafx.application.Application

全盘负责委托机制

“全盘负责”是指当一个ClassLoader装载一个类时,除非显示的使用另一个ClassLoader,该类所依赖及引用的类也由这个ClassLoader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

ClassLoader类有两个核心方法,一个是loadClass(String name, boolean resolve),实现了双亲委派机制,还有一个方法是findClass(String name)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

package ink.chensir.jvm;

import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Method;

/**
* @description: 自定义类加载器
* @author: chensir
* @slogan: 时间从来不语 却回答了所有问题
*/
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;
}

@Override
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) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}


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AppClassLoader
MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("/Users/chensir/Desktop/test");
//创建 /Users/chensir/Desktop/test/ink/chensir/jvm 几级目录,将SayHello类的复制类SayHello1.class丢入该目录
Class clazz = classLoader.loadClass("ink.chensir.jvm.SayHello1");
Object obj = clazz.newInstance();
Method method = clazz.getDeclaredMethod("helloJvm", null);
method.invoke(obj);
System.out.println(clazz.getClassLoader().getClass().getName());
}
}

运行结果:
Hello Jvm1 !
=======自己的加载器加载类调用方法=======
ink.chensir.jvm.MyClassLoaderTest$MyClassLoader

打破双亲委派机制

沙箱安全机制(自定义类加载器无法加载核心API)示例;

尝试打破双亲委派机制,用自定义的类加载器加载自己实现的 java.lang.String.class

package ink.chensir.jvm;

import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Method;

/**
* @description: 自定义类加载器
* @author: chensir
* @slogan: 时间从来不语 却回答了所有问题
*/
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;
}

@Override
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) {
throw new RuntimeException(e);
}
}

/**
* 重写类加载方法,实现自己的加载逻辑,不委派给双亲加载
*/
@Override
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
//非自定义的类还是走双亲委派加载
if (!name.startsWith("ink.chensir.jvm")) {
c = this.getParent().loadClass(name);
} else {
c = findClass(name);
}
long t1 = System.nanoTime();
// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
}


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AppClassLoader
MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("/Users/chensir/Desktop/test");
//创建 /Users/chensir/Desktop/test/java/lang 几级目录,将自己写的String.class丢入该目录
Class clazz = classLoader.loadClass("java.lang.String");
Object obj = clazz.newInstance();
Method method = clazz.getDeclaredMethod("sayHello", null);
method.invoke(obj);
System.out.println(clazz.getClassLoader().getClass().getName());
}

}

运行结果
Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang
at ink.chensir.jvm.MyClassLoaderTest$MyClassLoader.findClass(MyClassLoaderTest.java:37)
at ink.chensir.jvm.MyClassLoaderTest$MyClassLoader.loadClass(MyClassLoaderTest.java:51)
at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:351)
at ink.chensir.jvm.MyClassLoaderTest.main(MyClassLoaderTest.java:70)
Caused by: java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang
at java.lang.ClassLoader.preDefineClass(ClassLoader.java:655)
at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:754)
at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:635)
at ink.chensir.jvm.MyClassLoaderTest$MyClassLoader.findClass(MyClassLoaderTest.java:35)
... 3 more

Tomcat打破双亲委派机制

问题: Tomcat如果使用默认的双亲委派类加载机制行不行?

思考:Tomcat是web容器,那么它需要解决什么问题?

1、一个web容器可能需要部署两个应用程序,不同的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的不同版本,不能要求同一个类库在同一个服务器只有一份,因此要保证每个应用程序的类库都是独立的,保证相互隔离。

2、部署在同一个web容器中相同的类库相同的版本可以共享。否则,如果服务器有10个应用程序,那么要有10份相同的类库加载进虚拟机。

3、web容器也有自己的依赖库,不能与应用程序的类库混淆。基于安全考虑,应该让容器的类库和程序的类库隔离开来。

4、web容器要支持jsp的修改,jsp文件最终也是要编译成class文件才能在虚拟机中运行,但程序运行后修改jsp已经是司空见惯的事情,web容器需要支持jsp修改后不用重启。

所以,Tomcat使用默认的双亲委派类加载机制是不行的

原因:1、如果使用默认类的加载机制,那么无法加载两个相同类库的不同版本,默认的类加载器是不管你是什么版本的,只在乎你的全限定类名,并且只有一份。

​ 2、默认的类加载器是能够实现的,因为它的职责就是保证唯一性

​ 3、与1一样

​ 4、jsp文件其实也就是class文件,如果修改了,但类名还是一样,类加载器会直接去方法区中已经存在的,修改后的jsp是不会重新加载的。我们可以直接卸载掉这个jsp文件的类加载器,就是每个jsp文件对应一个唯一的类加载器,当一个jsp文件修改了,就直接卸载这个jsp类加载器。重新创建类加载器,重新加载jsp文件。

Tomcat类加载机制违背了java推荐的双亲委派模型,Tomcat为了实现隔离性,没有遵守约定,每个webAppClass加载自己的目录下的class文件,不会传递给父类加载器,打破了双亲委派机制

注意:同一个JVM,两个相同包名和类名的类对象可以共存,因为他们的类加载器可以不一样,所以看两个类对象是否是同一个,除了看类的包名和类名是否相同之外,还需要他们的类加载器也是同一个才能认为他们是同一个。

手写模拟简易Tomcat类加载

package ink.chensir.jvm;

import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Method;

/**
* @description: 自定义类加载器
* @author: chensir
* @slogan: 时间从来不语 却回答了所有问题
*/
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;
}

@Override
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) {
throw new RuntimeException(e);
}
}

/**
* 重写类加载方法,实现自己的加载逻辑,不委派给双亲加载
*/
@Override
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
//非自定义的类还是走双亲委派加载
if (!name.startsWith("ink.chensir.jvm")) {
c = this.getParent().loadClass(name);
} else {
c = findClass(name);
}
long t1 = System.nanoTime();
// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.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 classLoader1 = new MyClassLoader("/Users/chensir/Desktop/test1");
//创建 /Users/chensir/Desktop/test/ink/chensir/jvm 几级目录,SayHello1.class丢入该目录
Class clazz1 = classLoader1.loadClass("ink.chensir.jvm.SayHello1");
Object obj1 = clazz1.newInstance();
Method method1 = clazz1.getDeclaredMethod("helloJvm", null);
method1.invoke(obj1);
System.out.println(clazz1.getClassLoader().getClass().getName());

MyClassLoader classLoader2 = new MyClassLoader("/Users/chensir/Desktop/test2");
Class clazz2 = classLoader2.loadClass("ink.chensir.jvm.SayHello1");
Object obj2 = clazz2.newInstance();
Method method2 = clazz2.getDeclaredMethod("helloJvm", null);
method2.invoke(obj2);
System.out.println(clazz2.getClassLoader().getClass().getName());
}
}