类加载过程

原文来自《码出高效: Java 开发手册》

代码地址: easy-coding

Java 的类加载器是一个运行时核心基础设施模块，如图 4-4 所示，主要是在启动之初进行类的 Load、Link 和 Init，即加载、链接、初始化。

第一步，Load 阶段读取类文件产生二进制流，并转换为特定的数据结构，初步校验 cafe babe 魔法数、常量池、文件长度、是否有父类等，然后创建对应类的 java.lang.Class 实例。

第二步，Link 阶段包括验证、准备、解析三个步骤。验证是更详细的校验，比如 final 是否合规、类型是否正确、静态变量是否合理等；准备阶段是为静态变量分配内存，并设定默认值；解析阶段是解析类和方法，确保类与类之间的相互引用正确性，完成内存结构布局。

第三步，Init 阶段执行类构造器 <clinit> 方法，如果赋值运算是通过其他类的静态方法来完成的，那么会马上解析另一个类，在虚拟机栈中执行完毕后通过返回值进行赋值。

代码

public class ClassTest {
    // 数组类型有一个魔法属性: length 来获取数组长度
    private static int[] array = new int[3];
    private static int length = array.length;

    // 任何小写 class 定义的类，也有一个魔法属性: class，来获取此类的大写 Class 类对象
    private static Class<One> one = One.class;
    private static Class<Another> another = Another.class;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 通过newInstance 方法创建 One 和 Another 的类对象（ 第 1 处 ）
        One oneObject = one.newInstance();
        oneObject.call();

        Another anotherObject = another.newInstance();
        anotherObject.speak();

        // 通过 one 这个大写的 Class 对象，获取私有成员属性对象 Field（ 第 2 处 ）
        Field privateFieldInOne = one.getDeclaredField("inner");

        // 设置私有对象可以访问和修改（ 第 3 处 ）
        privateFieldInOne.setAccessible(true);

        privateFieldInOne.set(oneObject, "world changed.");
        // 成功修改类的私有属性 inner 变量值为 world changed.
        System.out.println(oneObject.getInner());
    }

    
}

class One {
    private String inner = "time files.";

    public void call() {
        System.out.println("hello world.");
    }

    public String getInner() {
        return inner;
    }
}

class Another {
    public void speak() {
        System.out.println("easy coding.");
    }
}

代码

public class TestWhoLoad {

    public static void main(String[] args) {
        // 正在使用的类加载器: jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@69d0a
        ClassLoader c = TestWhoLoad.class.getClassLoader();
        // AppClassLoader 的类加载器是 PlatformClassLoader，即平台类加载器
        ClassLoader c1 = c.getParent();
        // PlatformClassLoader 的父加载器是 Bootstrap。它是使用 C++ 来实现的，返回 null
        ClassLoader c2 = c1.getParent();

        System.out.println(c);
        System.out.println(c1);
        System.out.println(c2);

        // 通过以下代码可以查看 Bootstrap 所有已经加载的类库
        URL[] urLs = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
        for (URL urL : urLs) {
            System.out.println(urL.toExternalForm());
        }
    }
}/*
jdk8 output:
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@61bbe9ba
null

jdk11 output:
jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@7c53a9eb
jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader@2752f6e2
null
*/

public class CustomClassLoader extends ClassLoader{
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        try {
            byte[] result = getClassFromCustomPath(name);
            if (result == null) {
                throw new FileNotFoundException();
            } else {
                return defineClass(name, result, 0, result.length);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        throw new ClassNotFoundException(name);
    }

    private byte[] getClassFromCustomPath(String name) {
        // 从自定义路径中加载指定类
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) {
        CustomClassLoader customClassLoader = new CustomClassLoader();
        try {
            Class<?> clazz = Class.forName("One", true, customClassLoader);
            Object obj = clazz.newInstance();
            System.out.println(obj.getClass().getClassLoader());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}/* output:
classloader.CustomClassLoader@5e481248
*/

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