- 浏览: 374785 次
文章分类
最新评论
-
fishermen:
使用 <%@ page session="fa ...
Tomcat 的session管理 -
xinyiwust:
楼主你好!你总结的第一点:对于stateless的data s ...
Tomcat 的session管理 -
hujintao:
好像换成JDK目录后还是不行,比如HashMap这些类都不可以 ...
eclipse 调试 跟进 jdk -
顾小五:
是不是一般重写的方法,都有子类继承父类,就是 A extend ...
JAVA方法重载和方法重写 -
jhq986:
好用一定好评
lomboz插件下载
Java虚拟机类装载:原理、实现与应用
作者:刘学超
一、引言
Java虚拟机(JVM)的类装载就是指将包含在类文件中的字节码装载到JVM中, 并使其成为JVM一部分的过程。JVM的类动态装载技术能够在运行时刻动态地加载或者替换系统的某些功能模块, 而不影响系统其他功能模块的正常运行。本文将分析JVM中的类装载系统,探讨JVM中类装载的原理、实现以及应用。
二、Java虚拟机的类装载实现与应用
2.1 装载过程简介
所谓装载就是寻找一个类或是一个接口的二进制形式并用该二进制形式来构造代表这个类或是这个接口的class对象的过程,其中类或接口的名称是给定了的。当然名称也可以通过计算得到,但是更常见的是通过搜索源代码经过编译器编译后所得到的二进制形式来构造。
在Java中,类装载器把一个类装入Java虚拟机中,要经过三个步骤来完成:装载、链接和初始化,其中链接又可以分成校验、准备和解析三步,除了解析外,其它步骤是严格按照顺序完成的,各个步骤的主要工作如下:
装载:查找和导入类或接口的二进制数据;
链接:执行下面的校验、准备和解析步骤,其中解析步骤是可以选择的;
校验:检查导入类或接口的二进制数据的正确性;
准备:给类的静态变量分配并初始化存储空间;
解析:将符号引用转成直接引用;
初始化:激活类的静态变量的初始化Java代码和静态Java代码块。
至于在类装载和虚拟机启动的过程中的具体细节和可能会抛出的错误,请参看《Java虚拟机规范》以及《深入Java虚拟机》,它们在网络上面的资源地址是: http://java.sun.com/docs/books/vmspec/2nd-edition/html/Preface.doc.html 和 http://www.artima.com/insidejvm/ed2/index.html。 由于本文的讨论重点不在此就不再多叙述。
2.2 装载的实现
JVM中类的装载是由ClassLoader和它的子类来实现的,Java ClassLoader 是一个重要的Java运行时系统组件。它负责在运行时查找和装入类文件的类。
在Java中,ClassLoader是一个抽象类,它在包java.lang中,可以这样说,只要了解了在ClassLoader中的一些重要的方法,再结合上面所介绍的JVM中类装载的具体的过程,对动态装载类这项技术就有了一个比较大概的掌握,这些重要的方法包括以下几个:
①loadCass方法 loadClass(String name ,boolean resolve)其中name参数指定了JVM需要的类的名称,该名称以包表示法表示,如Java.lang.Object;resolve参数告诉方法是否需要解析类,在初始化类之前,应考虑类解析,并不是所有的类都需要解析,如果JVM只需要知道该类是否存在或找出该类的超类,那么就不需要解析。这个方法是ClassLoader 的入口点。
②defineClass方法 这个方法接受类文件的字节数组并把它转换成Class对象。字节数组可以是从本地文件系统或网络装入的数据。它把字节码分析成运行时数据结构、校验有效性等等。
③findSystemClass方法 findSystemClass方法从本地文件系统装入文件。它在本地文件系统中寻找类文件,如果存在,就使用defineClass将字节数组转换成Class对象,以将该文件转换成类。当运行Java应用程序时,这是JVM 正常装入类的缺省机制。
④resolveClass方法 resolveClass(Class c)方法解析装入的类,如果该类已经被解析过那么将不做处理。当调用loadClass方法时,通过它的resolve 参数决定是否要进行解析。
⑤findLoadedClass方法 当调用loadClass方法装入类时,调用findLoadedClass 方法来查看ClassLoader是否已装入这个类,如果已装入,那么返回Class对象,否则返回NULL。如果强行装载已存在的类,将会抛出链接错误。
2.3 装载的应用
一般来说,我们使用虚拟机的类装载时需要继承抽象类java.lang.ClassLoader,其中必须实现的方法是loadClass(),对于这个方法需要实现如下操作:(1) 确认类的名称;(2) 检查请求要装载的类是否已经被装载;(3) 检查请求加载的类是否是系统类;(4) 尝试从类装载器的存储区获取所请求的类;(5) 在虚拟机中定义所请求的类;(6) 解析所请求的类;(7) 返回所请求的类。
所有的Java 虚拟机都包括一个内置的类装载器,这个内置的类库装载器被称为根装载器(bootstrap ClassLoader)。根装载器的特殊之处是它只能够装载在设计时刻已知的类,因此虚拟机假定由根装载器所装载的类都是安全的、可信任的,可以不经过安全认证而直接运行。当应用程序需要加载并不是设计时就知道的类时,必须使用用户自定义的装载器(user-defined ClassLoader)。下面我们举例说明它的应用。
public abstract class MultiClassLoader extends ClassLoader{
...
public synchronized Class loadClass(String s, boolean flag)
throws ClassNotFoundException
{
/* 检查类s是否已经在本地内存*/
Class class1 = (Class)classes.get(s);
/* 类s已经在本地内存*/
if(class1 != null) return class1;
try/*用默认的ClassLoader 装入类*/ {
class1 = super.findSystemClass(s);
return class1;
}
catch(ClassNotFoundException _ex) {
System.out.println(">> Not a system class.");
}
/* 取得类s的字节数组*/
byte abyte0[] = loadClassBytes(s);
if(abyte0 == null) throw new ClassNotFoundException();
/* 将类字节数组转换为类*/
class1 = defineClass(null, abyte0, 0, abyte0.length);
if(class1 == null) throw new ClassFormatError();
if(flag) resolveClass(class1); /*解析类*/
/* 将新加载的类放入本地内存*/
classes.put(s, class1);
System.out.println(">> Returning newly loaded class.");
/* 返回已装载、解析的类*/
return class1;
}
...
}
三、Java虚拟机的类装载原理
前面我们已经知道,一个Java应用程序使用两种类型的类装载器:根装载器(bootstrap)和用户定义的装载器(user-defined)。根装载器是Java虚拟机实现的一部分,举个例子来说,如果一个Java虚拟机是在现在已经存在并且正在被使用的操作系统的顶部用C程序来实现的,那么根装载器将是那些C程序的一部分。根装载器以某种默认的方式将类装入,包括那些Java API的类。在运行期间一个Java程序能安装用户自己定义的类装载器。根装载器是虚拟机固有的一部分,而用户定义的类装载器则不是,它是用Java语言写的,被编译成class文件之后然后再被装入到虚拟机,并像其它的任何对象一样可以被实例化。 Java类装载器的体系结构如下所示:
Java的类装载模型是一种代理(delegation)模型。当JVM 要求类装载器CL(ClassLoader)装载一个类时,CL首先将这个类装载请求转发给他的父装载器。只有当父装载器没有装载并无法装载这个类时,CL才获得装载这个类的机会。这样, 所有类装载器的代理关系构成了一种树状的关系。树的根是类的根装载器(bootstrap ClassLoader) , 在JVM 中它以"null"表示。除根装载器以外的类装载器有且仅有一个父装载器。在创建一个装载器时, 如果没有显式地给出父装载器, 那么JVM将默认系统装载器为其父装载器。Java的基本类装载器代理结构如图2所示:
下面针对各种类装载器分别进行详细的说明。
根(Bootstrap) 装载器:该装载器没有父装载器,它是JVM实现的一部分,从sun.boot.class.path装载运行时库的核心代码。
扩展(Extension) 装载器:继承的父装载器为根装载器,不像根装载器可能与运行时的操作系统有关,这个类装载器是用纯Java代码实现的,它从java.ext.dirs (扩展目录)中装载代码。
系统(System or Application) 装载器:装载器为扩展装载器,我们都知道在安装JDK的时候要设置环境变量(CLASSPATH ),这个类装载器就是从java.class.path(CLASSPATH 环境变量)中装载代码的,它也是用纯Java代码实现的,同时还是用户自定义类装载器的缺省父装载器。
小应用程序(Applet) 装载器: 装载器为系统装载器,它从用户指定的网络上的特定目录装载小应用程序代码。
在设计一个类装载器的时候,应该满足以下两个条件:
对于相同的类名,类装载器所返回的对象应该是同一个类对象
如果类装载器CL1将装载类C的请求转给类装载器CL2,那么对于以下的类或接口,CL1和CL2应该返回同一个类对象:a)S为C的直接超类;b)S为C的直接超接口;
作者:刘学超
一、引言
Java虚拟机(JVM)的类装载就是指将包含在类文件中的字节码装载到JVM中, 并使其成为JVM一部分的过程。JVM的类动态装载技术能够在运行时刻动态地加载或者替换系统的某些功能模块, 而不影响系统其他功能模块的正常运行。本文将分析JVM中的类装载系统,探讨JVM中类装载的原理、实现以及应用。
二、Java虚拟机的类装载实现与应用
2.1 装载过程简介
所谓装载就是寻找一个类或是一个接口的二进制形式并用该二进制形式来构造代表这个类或是这个接口的class对象的过程,其中类或接口的名称是给定了的。当然名称也可以通过计算得到,但是更常见的是通过搜索源代码经过编译器编译后所得到的二进制形式来构造。
在Java中,类装载器把一个类装入Java虚拟机中,要经过三个步骤来完成:装载、链接和初始化,其中链接又可以分成校验、准备和解析三步,除了解析外,其它步骤是严格按照顺序完成的,各个步骤的主要工作如下:
装载:查找和导入类或接口的二进制数据;
链接:执行下面的校验、准备和解析步骤,其中解析步骤是可以选择的;
校验:检查导入类或接口的二进制数据的正确性;
准备:给类的静态变量分配并初始化存储空间;
解析:将符号引用转成直接引用;
初始化:激活类的静态变量的初始化Java代码和静态Java代码块。
至于在类装载和虚拟机启动的过程中的具体细节和可能会抛出的错误,请参看《Java虚拟机规范》以及《深入Java虚拟机》,它们在网络上面的资源地址是: http://java.sun.com/docs/books/vmspec/2nd-edition/html/Preface.doc.html 和 http://www.artima.com/insidejvm/ed2/index.html。 由于本文的讨论重点不在此就不再多叙述。
2.2 装载的实现
JVM中类的装载是由ClassLoader和它的子类来实现的,Java ClassLoader 是一个重要的Java运行时系统组件。它负责在运行时查找和装入类文件的类。
在Java中,ClassLoader是一个抽象类,它在包java.lang中,可以这样说,只要了解了在ClassLoader中的一些重要的方法,再结合上面所介绍的JVM中类装载的具体的过程,对动态装载类这项技术就有了一个比较大概的掌握,这些重要的方法包括以下几个:
①loadCass方法 loadClass(String name ,boolean resolve)其中name参数指定了JVM需要的类的名称,该名称以包表示法表示,如Java.lang.Object;resolve参数告诉方法是否需要解析类,在初始化类之前,应考虑类解析,并不是所有的类都需要解析,如果JVM只需要知道该类是否存在或找出该类的超类,那么就不需要解析。这个方法是ClassLoader 的入口点。
②defineClass方法 这个方法接受类文件的字节数组并把它转换成Class对象。字节数组可以是从本地文件系统或网络装入的数据。它把字节码分析成运行时数据结构、校验有效性等等。
③findSystemClass方法 findSystemClass方法从本地文件系统装入文件。它在本地文件系统中寻找类文件,如果存在,就使用defineClass将字节数组转换成Class对象,以将该文件转换成类。当运行Java应用程序时,这是JVM 正常装入类的缺省机制。
④resolveClass方法 resolveClass(Class c)方法解析装入的类,如果该类已经被解析过那么将不做处理。当调用loadClass方法时,通过它的resolve 参数决定是否要进行解析。
⑤findLoadedClass方法 当调用loadClass方法装入类时,调用findLoadedClass 方法来查看ClassLoader是否已装入这个类,如果已装入,那么返回Class对象,否则返回NULL。如果强行装载已存在的类,将会抛出链接错误。
2.3 装载的应用
一般来说,我们使用虚拟机的类装载时需要继承抽象类java.lang.ClassLoader,其中必须实现的方法是loadClass(),对于这个方法需要实现如下操作:(1) 确认类的名称;(2) 检查请求要装载的类是否已经被装载;(3) 检查请求加载的类是否是系统类;(4) 尝试从类装载器的存储区获取所请求的类;(5) 在虚拟机中定义所请求的类;(6) 解析所请求的类;(7) 返回所请求的类。
所有的Java 虚拟机都包括一个内置的类装载器,这个内置的类库装载器被称为根装载器(bootstrap ClassLoader)。根装载器的特殊之处是它只能够装载在设计时刻已知的类,因此虚拟机假定由根装载器所装载的类都是安全的、可信任的,可以不经过安全认证而直接运行。当应用程序需要加载并不是设计时就知道的类时,必须使用用户自定义的装载器(user-defined ClassLoader)。下面我们举例说明它的应用。
public abstract class MultiClassLoader extends ClassLoader{
...
public synchronized Class loadClass(String s, boolean flag)
throws ClassNotFoundException
{
/* 检查类s是否已经在本地内存*/
Class class1 = (Class)classes.get(s);
/* 类s已经在本地内存*/
if(class1 != null) return class1;
try/*用默认的ClassLoader 装入类*/ {
class1 = super.findSystemClass(s);
return class1;
}
catch(ClassNotFoundException _ex) {
System.out.println(">> Not a system class.");
}
/* 取得类s的字节数组*/
byte abyte0[] = loadClassBytes(s);
if(abyte0 == null) throw new ClassNotFoundException();
/* 将类字节数组转换为类*/
class1 = defineClass(null, abyte0, 0, abyte0.length);
if(class1 == null) throw new ClassFormatError();
if(flag) resolveClass(class1); /*解析类*/
/* 将新加载的类放入本地内存*/
classes.put(s, class1);
System.out.println(">> Returning newly loaded class.");
/* 返回已装载、解析的类*/
return class1;
}
...
}
三、Java虚拟机的类装载原理
前面我们已经知道,一个Java应用程序使用两种类型的类装载器:根装载器(bootstrap)和用户定义的装载器(user-defined)。根装载器是Java虚拟机实现的一部分,举个例子来说,如果一个Java虚拟机是在现在已经存在并且正在被使用的操作系统的顶部用C程序来实现的,那么根装载器将是那些C程序的一部分。根装载器以某种默认的方式将类装入,包括那些Java API的类。在运行期间一个Java程序能安装用户自己定义的类装载器。根装载器是虚拟机固有的一部分,而用户定义的类装载器则不是,它是用Java语言写的,被编译成class文件之后然后再被装入到虚拟机,并像其它的任何对象一样可以被实例化。 Java类装载器的体系结构如下所示:
Java的类装载模型是一种代理(delegation)模型。当JVM 要求类装载器CL(ClassLoader)装载一个类时,CL首先将这个类装载请求转发给他的父装载器。只有当父装载器没有装载并无法装载这个类时,CL才获得装载这个类的机会。这样, 所有类装载器的代理关系构成了一种树状的关系。树的根是类的根装载器(bootstrap ClassLoader) , 在JVM 中它以"null"表示。除根装载器以外的类装载器有且仅有一个父装载器。在创建一个装载器时, 如果没有显式地给出父装载器, 那么JVM将默认系统装载器为其父装载器。Java的基本类装载器代理结构如图2所示:
下面针对各种类装载器分别进行详细的说明。
根(Bootstrap) 装载器:该装载器没有父装载器,它是JVM实现的一部分,从sun.boot.class.path装载运行时库的核心代码。
扩展(Extension) 装载器:继承的父装载器为根装载器,不像根装载器可能与运行时的操作系统有关,这个类装载器是用纯Java代码实现的,它从java.ext.dirs (扩展目录)中装载代码。
系统(System or Application) 装载器:装载器为扩展装载器,我们都知道在安装JDK的时候要设置环境变量(CLASSPATH ),这个类装载器就是从java.class.path(CLASSPATH 环境变量)中装载代码的,它也是用纯Java代码实现的,同时还是用户自定义类装载器的缺省父装载器。
小应用程序(Applet) 装载器: 装载器为系统装载器,它从用户指定的网络上的特定目录装载小应用程序代码。
在设计一个类装载器的时候,应该满足以下两个条件:
对于相同的类名,类装载器所返回的对象应该是同一个类对象
如果类装载器CL1将装载类C的请求转给类装载器CL2,那么对于以下的类或接口,CL1和CL2应该返回同一个类对象:a)S为C的直接超类;b)S为C的直接超接口;
发表评论
-
扩展列表
2013-05-30 16:15 9201 resources的获取方法 String re ... -
xml 构造及解析时的非法字符问题
2010-07-07 14:45 3455系统交互会用到xml,如果直接构造xml的字串,很 ... -
eclipse 调试 跟进 jdk
2009-08-12 09:49 3809突然发现用eclipse调试时不能跟进jdk的类 ... -
switch和if的性能比较
2009-07-21 18:58 19920一直认为switch的效率高于if,特别对于条件大 ... -
JavaScript to Java Communication
2009-05-18 18:51 1316对于应用程序,可以监听端口,构造协议,以实现特殊功能。 ... -
有关jsp/servlet的重定向技术综述[转载]
2007-07-02 15:00 2027有关jsp/servlet的重定向技术综述(2007-5-21 ... -
经典错误汇总!
2007-03-20 19:29 1834收集自己平日的错误,写出解决办法与要注意的地方,方便以后自己与 ... -
dom4jz之基础:XSL,XSLT,XPATH,XHTML,XML命名空间(网上搜集整理)
2007-03-10 10:59 2644整理到一块,方便自己与大家查阅 XHTML 介绍 XHTML ... -
面试点滴
2006-12-05 09:53 1551招工完毕,总结下,其他兄弟们继续努力^_^ 方正 第一次给了方 ... -
WAP技术
2006-11-28 18:33 2101WAP技术 手机上网是一个非常美好的梦想。为实 ... -
wap---介绍
2006-11-28 10:27 2382WAP WAP是Wirele ... -
eclipse3.1.2+lomboz开发j2ee程序与web应用---注意篇(2)
2006-11-27 20:16 2460还有些要注意的细节,特别说明下: ... -
eclipse+lomboz开发j2ee程序与web应用---配置(1)
2006-11-27 19:49 5802感谢每一位看到这篇文章的朋友,文章内容来自网络,请大家常来多 ... -
java面试笔试题大汇总
2006-11-24 15:54 8000java面试笔试题大汇总 JAVA相关基础知识 1、面向对象的 ... -
mustang,dolpin ---jdk
2006-11-13 22:50 1489news: Mustang、Dolpin更名JDK6、JDK ... -
JNDI介绍
2006-11-12 22:26 2796基于JNDI的应用开发 JNDI(The Java Nam ... -
Hibernate缓存
2006-10-31 22:39 1546缓存是介于应用程序和 ... -
Spring问答学习
2006-10-31 22:15 17121、如何学习Spring? 你可以通过下列途径学习sp ... -
Java/JSP中文乱码问题解决心得
2006-10-31 21:16 14958Java/JSP中文乱码问题解 ... -
JNI浅析
2006-10-26 21:19 1616JNI:是java本地接口,是jdk的一部分,通过jni ...
相关推荐
Java虚拟机类装载:原理、实现与应用.doc
简单的介绍和描述Java虚拟机类装载:原理、实现与应用
现在很多JAVA程序员,都只是知道用JAVA,而不知道它的原理实现,深入Java虚拟机,有助于了解Java虚拟机类装载:原理、实现与应用
详细描述java虚拟机内部加载类机制和原理
本文从对嵌入式操作系统的讨论入手,结合Java虚拟机的原理和研究状况阐述了YJVM的设计和实现要点,体现了YJVM相比现有的嵌入式Java解决方案和Java操作系统的优势。本文的主要研究内容及成果包括: 1、作为一种...
Java 类的动态装载机制是Java 虚拟机的一项核心技术,可以在运行时刻...介绍了Java 虚拟机中类的动态装载机制的原理、实现 及应用,分析了类装载器的结构、用途,阐述了利用自定义类装载器装载并执行Java 类的过程。
Java二进制IO类与文件复制操作实例,好像是一本书的例子,源代码有的是独立运行的,与同目录下的其它代码文件互不联系,这些代码面向初级、中级Java程序员。 Java访问权限控制源代码 1个目标文件 摘要:Java源码,...
Java二进制IO类与文件复制操作实例,好像是一本书的例子,源代码有的是独立运行的,与同目录下的其它代码文件互不联系,这些代码面向初级、中级Java程序员。 Java访问权限控制源代码 1个目标文件 摘要:Java源码,...
JVM中类的装载是由ClassLoader和它的子类来实现的,Java ClassLoader 是一个重要的Java运行时系统组件。它负责在运行时查找和装入类文件的类。 1说说JVM原理?内存泄露与溢出区别,何时产生内存泄露? 编译源代码为...
接口的实现与子类相似,除了该实现类不能从接口定义中继承行为。当类实现特殊接口时,它定义(即将程序体给予)所有这种接口的方法。然后,它可以在实现了该接口的类的任何对象上调用接口的方法。由于有抽象类,它...
JVM中类的装载是由ClassLoader和它的子类来实现的,Java ClassLoader 是一个重要的Java运行时系统组件。它负责在运行时查找和装入类文件的类。 1说说JVM原理?内存泄露与溢出区别,何时产生内存泄露? 编译源代码为...
接口的实现与子类相似,除了该实现类不能从接口定义中继承行为。当类实现特殊接口时,它定义(即将程序体给予)所有这种接口的方法。然后,它可以在实现了该接口的类的任何对象上调用接口的方法。由于有抽象类,它...
学生提问:不是说JVM是运行Java程序的虚拟机吗?那JRE和JVM的关系是怎样的呢? 8 学生提问:为什么不安装公共JRE系统呢? 9 1.4.2 设置PATH环境变量 10 学生提问:为什么选择设置用户变量,用户变量和系统变量有...
类装载 class装载流程 ClassLoader模式 ClassLoader的使用实例分析 热替换例子 详细介绍ClassLoader的原理和应用。分析2个案例,说明ClassLoader的使用。 第七课 性能监控工具 线程死锁分析 OOM分析 介绍常用的JVM...