JVM系列【3】Class檔案加載程序-有解無憂

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class檔案加載程序

jvm記憶體模型

JVM常用指令

GC與調優

Class檔案加載程序

JVM加載Class檔案主要分3個程序：Loading 、Linking、Initialzing

1.Loading

Loading的程序就是通過類加載器將.class檔案加載到jvm記憶體中程序，需要理解雙親委派機制、類加載器ClassLoader，加載程序如下，
file

ClassLoader

不同的類加載器加載范圍不一樣，以Java8中的為例，

BootClassLoader 加載范圍sun.boot.class.paht

ExtClassLoader 加載范圍java.ext.dirs

AppClassLoader 加載范圍java.class.path

CustomClassLoader 可自定義加載范圍

前三個加載器來自JDK的Launcher類，三個ClassLoader作為Launcher的內部類，感興趣可以查看下原始碼，
file
開發者也可以自定義的ClassLoader，自定義記載范圍，

雙親委派機制

自底向上檢查該類是否已經加載，parent方向；自頂向下進行類的實際查找和加載，child方向，
類的加載遵循雙親委派機制，主要是出于安全的考慮，雙親委派機制是如何實作的，下面原始碼會解釋，
file
注意：雙親委派中存在所謂的父加載器并不是加載器的加載器，只是翻譯的問題，別混淆了類的繼承概念，

ClassLoader原始碼

file
ClassLoader原始碼中比較重要的一個函式是loadClass()，執行程序是：findLoadedClass()->parrent.loadClass()->findClass(),第一步是自底向上查詢是否已經加載，第二步是自頂向下查找加載類，這里就規定或是說實作了雙親委派機制，詳細見ClassLoader的原始碼，

自定義ClassLoader

如何自定義ClassLoader？可以繼承ClassLoader類，重新自己的findClass(),在里面呼叫defineClass()來實作自定義加載特定范圍的類，

如何打破雙親委派機制，哪種情形下打破過？

從上面的ClassLoader原始碼中大概能看出是如何實作了雙親委派機制的，從這入手可以通過2種方式打破該機制：

super(parent)指定parent會打破該機制

自定義ClassLoader重寫loadClass()也可以打破

何時打破過？雙親委派機制并不是不能打破，某些特殊場景下也會選擇打破該機制，

JDK 1.2之前，自定義ClassLoader必須重寫loadClass()，打破過，

執行緒ThreadContextClassLoader可以實作基礎類呼叫實作類代碼，通過thread.setContextClassLoader指定，

熱啟動熱部署，如tomcat都有自己模塊指定的classloader，可以加載同一類別庫的不同版本，

Class執行方式

Class執行方式分為3種：解釋執行、編譯執行、混合執行，各有優缺點，可通過引數指定，

1.解釋執行：使用bytecode intepreter 解釋器解釋執行，該模式啟動很快，執行稍慢，可通過-Xint引數指定該模式，
2.編譯執行：使用 Just in time Complier JIT編譯器編譯執行，該模式執行很快，編譯很慢，可通過-Xcomp引數指定該模式，
3.混合執行：默認的模式，解釋器+熱點代碼編譯，開始解釋執行，啟動較快，對熱點代碼進行實時監測和編譯成本地代碼執行，可通過-Xmixed引數指定該模式，

熱點代碼監測：多次被呼叫的方法用方法計數器，多次被呼叫的回圈用回圈計數器，可通過引數-XX:CompileThreshold = 10000指定觸發JIT編譯的閾值，

2.Linking

Linking鏈接的程序分3個階段：Vertification、Preparation、Resolution，

Vertification：驗證Class檔案是否符合JVM規定，
Preparation：給靜態成員變數賦默認值
Resolution：將類、方法、屬性等符號參考解釋為直接參考；常量池中的各種符號參考解釋為指標、偏移量等記憶體地址的直接參考

3. Initializing

呼叫初始化代碼clint,給靜態成員變數賦初始值，

這里可以了解下必須初始化的5種情況：

new getstatic putstatic invokestatic指令，訪問final變數除外

java.lang.reflect對類進行反射呼叫時

初始化子類的時候，父類必須初始化

虛擬機啟動時，被執行的主類必須初始化

動態語言支持java.lang.invoke.MethodHandler解釋的結果為REF_getstatic REF_putstatic REF_invokestatic的方法句柄時，該類必須初始化，

4.總結思考

設計模式中單例模式的雙重檢查的實作，INSTANCE是否需要加valatile？

public class Mgr06 {
    // 是否需要加volatile?
    private static volatile Mgr06 INSTANCE;

    private Mgr06() {
    }

    public static Mgr06 getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {
            //雙重檢查
            synchronized (Mgr06.class) {
                if(INSTANCE == null) {
                    try {
                        Thread.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    // new 了物件，不為null,但未完成變數的初始化復制，物件處于半初始化狀					態，其它執行緒有可能取到半初始化的物件，
                    INSTANCE = new Mgr06();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
}

個人認為是需要加的，思考方向， class檔案load到記憶體，給靜態變數賦默認值，再賦初始值，new 物件的時候，首先要申請記憶體空間，然后給成員變數賦默認值，接下來給成員變數賦初始值，這個程序中物件有可能處于半初始化狀態，多執行緒并發下別的執行緒有可能取到半初始化的物件，加volatile可保證執行緒的可見性，

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標籤：Java

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