java之jvm学习笔记二(类装载器的体系结构)

时间：2022-03-14 04:58:58

java的class只在需要的时候才内转载入内存，并由java虚拟机的执行引擎来执行，而执行引擎从总的来说主要的执行方式分为四种，

第一种，一次性解释代码，也就是当字节码转载到内存后，每次需要都会重新的解析一次，

第二种，即时解析，也就是转载到内存的字节码会被解析成本地机器码，并缓存起来以提高重用性，但是比较耗内存，

第三种，自适应优化解析，即将java将使用最贫乏的代码编译成本地机器码，而使用不贫乏的则保持字节码不变，一个自适应的优化器可以使得java虚拟机在80%-90%的时间里执行优化过的本地代码，而只需要执行10%-20%对性能有影响的代码。

第四种，一种能够利用本地方法直接解析java字节码的芯片。

java之jvm学习笔记二(类装载器的体系结构)

在了解java虚拟机的类装载器之前，有一个概念我们是必须先知道的，就是java的沙箱，什么是java的沙箱，java的沙箱总体上经历了这么一个过程，从简单的java1.0的基础沙箱到java1.1的基于签名和认证的沙箱到后来基于基础沙箱+签名认证沙箱的java1.2的细粒度访问控制。

                  java的沙箱是你可以接受来自任何来源的代码，但沙箱限制了它进行可能破坏系统的任何动作，因为沙箱相对于系统的总的访问能力已经被限制，所以沙箱形象的说更像是一个*，把有破坏能力的代码困住了。

java沙箱的基本组件如下：

1.类装载器结构(可以由用户定制)

2.class文件检验器

3.内置的java虚拟机

4.安全管理器(可以由用户定制)

5.java核心API

java的沙箱中类装载器和安全管理器可以由用户定制的,但是这样就加大了java代码安全的风险，所以java有一个叫访问控制体系结构，他包括安全策略规范和运行时安全策略实施，java有一个默认的安全策略管理器，用户可以使用默认的安全策略管理器也可以在它之上进行扩展。

java类装载器的体系结构

                    java的类装载器从三方面对java的沙箱起作用：

1.它防止恶意的代码区干扰善意的代码

怎么理解这句话，不同的类装载器装入同样的类的时候会产生一个唯一的命名空间，java虚拟机维护着这些命名空间，同一类，一个命名空间只能装载一次，也
只会装载一次，不同命名空间之间的类就如同各自有一个防护罩，感觉不到彼此的存在，如下图3-1所示

java之jvm学习笔记二(类装载器的体系结构)

2.它守护了被信任的类库边界

这里有两个需要理解的概念，一，双亲委托模式，二运行时包，java虚拟机通过这两个方面来界定类库的边界

什么是双亲委托模式

先来看一个图和一段代码

java之jvm学习笔记二(类装载器的体系结构)

这个图说明了类装载的过程，但是光这么看还是没有那么的清晰，我们只知道虚拟机启动的时候会启动bootStrapClassLoader，它负责加载
java的核心API，然后bootStrapClassLoader会装载

Launcher.java 之中的 ExtClassLoader(扩展类装载器)，
并设定其 Parent 为 null ，代表其父加载器为
BootstrapLoaderExtClassLoader再有ExtClassLoader去装载ext下的拓展类库，然后 Bootstrap
Loader 再要求加载 Launcher.java 之中的 AppClassLoader(用户自定义类装载器)
，并设定其 Parent 为之前产生的 ExtClassLoader 实体。这两个加载器都是以静态类的形式存在的，下面我们找到java.lang.ClassLoader的loadClass这个方法

  1. <span style="font-size:14px;">protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
  2. throws ClassNotFoundException
  3. {
  4. // First, check if the class has already been loaded
  5. Class c = findLoadedClass(name);
  6. if (c == null) {
  7. try {
  8. if (parent != null) {
  9. c = parent.loadClass(name, false);
  10. } else {
  11. c = findBootstrapClass0(name);
  12. }
  13. } catch (ClassNotFoundException e) {
  14. // If still not found, then invoke findClass in order
  15. // to find the class.
  16. c = findClass(name);
  17. }
  18. }
  19. if (resolve) {
  20. resolveClass(c);
  21. }
  22. return c;
  23. }</span>

这个方法告诉我们双亲委托模式的过程，当虚拟机去装载一个类的时候会先调用一个叫
loadClass的方法，接着在这个方法里它会先调用findLoadedClass来判断要装载的类字节码是否已经转入了内存，如果没有的话，它会找
到它的parent（这里的parent指装载自己的那个类加载器，一般我们的应用程序类的parent是AppClassLoader），然后调用
parent的loadClass，重复自己loadClass的过程，如果parent没有装载过着这个类，就调用
findBootstrapClass(这里是指bootStrap，启动装载器)来尝试装载这个类的字节码，如果bootStrap也没有办法装载这个
类，则调用自己的findClass来尝试装载这个类，如果还是没办法装载则抛出异常。

上面就是对双亲模式的简单描述，那么双亲委托描述有什么好处？

你尝试一下自己写个java.lang.String的类，然后在ecplise跑一下，有没有发现抛出了异常，来看看这个异常

  1. <span style="font-size:14px;">java.lang.NoSuchMethodError: main</span>

运行这个我们自己定义的类的java.lang.String的双亲委托模式加载过程
如下AppClassLoader -> ExtClassLoader ->
BootstrapLoader，由于BootstrapLoader只会加载核心API里的类，它匹配到核心API(JAVA_HOME\jre
\lib)里的String类，所以它以为找到了这个类就直接去寻找核心API里的String类里的main函数，所以就抛出异常了，而我们自己写的那
个String根本就没有机会被加载入内存，这就防止了我们自己写的类对java核心代码的破坏。

什么是运行时包

要了解运行时包，我们先来设想一个问题，如果你自己定义了一个java.lang.A的类，能不能访问到java.lang.String类的friend成员？

不行，为什么？这就是运行时包在起作用，java的语法规定，包访问权限的成员能够被同一个包下的类访问，那是为什么不能够访问呢，这同样是为了防止病毒
代码的破坏，java虚拟机只允许由同一个类装载器装载到同一包中的类型互相访问，而由同一类装载器装载，属于同一个包的，多个类型的集合就是我们所指的
运行时包了。

3.将代码归入某类(保护域)，该类确定了代码能够执行那些操作

除了1.屏蔽不同的命名空间，2.保护信任类库的边界外，类装载器的第三个重要的作用就是保护域，类装载器必须把代码放入到保护域中以限定这些代码运行时
能够执行的操作的权限，这也如我上面讲的，像一个*一样，不让它在*意外的范围活动。

特别说明:以上部分内容，有参考网上其它作者的精彩提炼，如有冒犯，请见谅，只做学习笔记用途！

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