Java虚拟机工作原理-创新互联

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首先我想从宏观上介绍一下Java虚拟机的工作原理。从最初的我们编写的Java源文件（.java文件）是如何一步步执行的，如下图所示，首先Java源文件经过前端编译器（javac或ECJ）将.java文件编译为Java字节码文件，然后JRE加载Java字节码文件，载入系统分配给JVM的内存区，然后执行引擎解释或编译类文件，再由即时编译器将字节码转化为机器码。主要介绍下图中的类加载器和运行时数据区两个部分。

Java虚拟机工作原理

类加载

类加载指将类的字节码文件（.class）中的二进制数据读入内存，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在堆上创建java.lang.Class对象，封装类在方法区内的数据结构。类加载的最终产品是位于堆中的类对象，类对象封装了类在方法区内的数据结构，并且向JAVA程序提供了访问方法区内数据结构的接口。如下是类加载器的层次关系图。

Java虚拟机工作原理

启动类加载器（BootstrapClassLoader）：在JVM运行时被创建，负责加载存放在JDK安装目录下的jre\lib的类文件，或者被-Xbootclasspath参数指定的路径中，并且能被虚拟机识别的类库（如rt.jar，所有的java.*开头的类均被Bootstrap ClassLoader加载）。启动类无法被JAVA程序直接引用。

扩展类加载器（Extension ClassLoader）：该类加载器负责加载JDK安装目录下的\jre\lib\ext的类，或者由java.ext.dirs系统变量指定路径中的所有类库，开发者也可以直接使用扩展类加载器。

应用程序类加载器（AppClassLoader）：负责加载用户类路径（Classpath）所指定的类，开发者可以直接使用该类加载器，如果应用程序中没有定义过自己的类加载器，该类加载器为默认的类加载器。

用户自定义类加载器（User ClassLoader）：JVM自带的类加载器是从本地文件系统加载标准的java class文件，而自定义的类加载器可以做到在执行非置信代码之前，自动验证数字签名，动态地创建符合用户特定需要的定制化构建类，从特定的场所（数据库、网络中）取得java class。

注意如上的类加载器并不是通过继承的方式实现的，而是通过组合的方式实现的。而JAVA虚拟机的加载模式是一种委派模式，如上图中的1-7步所示。下层的加载器能够看到上层加载器中的类，反之则不行。类加载器可以加载类但是不能卸载类。说了一大堆，还是感觉需要拿点代码说事。

首先我们先定义自己的类加载器MyClassLoader，继承自ClassLoader，并覆盖了父类的findClass(String name)方法，如下：

public class MyClassLoader extends ClassLoader{
 private String loaderName; //类加载器名称
 private String path = ""; //加载类的路径
 private final String fileType = ".class";
 public MyClassLoader(String name){
  super(); //应用类加载器为该类的父类
  this.loaderName = name;
 }
 public MyClassLoader(ClassLoader parent,String name){
  super(parent);
  this.loaderName = name;
 }
 public String getPath(){return this.path;}
 public void setPath(String path){this.path = path;}
 @Override
 public String toString(){return this.loaderName;}
 @Override
 public Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException{
  byte[] data = loaderClassData(name);
  return this.defineClass(name, data, 0, data.length);
 }
 //读取.class文件
 private byte[] loaderClassData(String name){
  InputStream is = null;
  byte[] data = null;
  ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
  try {
   is = new FileInputStream(new File(path + name + fileType));
   int c = 0;
   while(-1 != (c = is.read())){
    baos.write(c);
   }
   data = baos.toByteArray();
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
  } finally{
   try {
    if(is != null)
     is.close();
    if(baos != null)
     baos.close();
   } catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
   }
  }
  return data;
 }
}

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