湖南建设人力资源网站,20条优化防疫措施方案,php网页制作工具,热门网站建设加盟平台Java 类加载机制是 Java 运行时的核心组成部分#xff0c;负责在程序运行过程中动态加载和连接类文件#xff0c;并将其转换为可执行代码。理解类加载机制#xff0c;能更容易理解你一行行敲下的Java代码是如何在JVM虚拟机上运行起来。并且理解类加载机制之后#xff0c;我…Java 类加载机制是 Java 运行时的核心组成部分负责在程序运行过程中动态加载和连接类文件并将其转换为可执行代码。理解类加载机制能更容易理解你一行行敲下的Java代码是如何在JVM虚拟机上运行起来。并且理解类加载机制之后我们也能掌握如何自定义类加载器如何做热更新等。
// 准备好了吗要开始咯下图需要离远点看
一、JVM如何启动 启动过程如下
配置JVM装载环境 查找JVM.dll文件装载JVM.dll文件 解析虚拟机参数 参数解析参数验证 设置线程栈大小执行main方法jdk源码中java.c的JavaMain方法 创建JVM实例加载主类class调用jvm的java层代码的loadClass查找main方法执行main方法
二、类加载器
引导类加载器Bootstrap ClassLoader
加载路径sun.boot.class.path
引导类加载器主要负责加载最最核心的java类型。 这些类库位于jre目录的lib目录下**. 比如:rt.jar, charset.jar等,
引导类加载器是由C帮我们实现的, 然后c语言会通过一个Launcher类将扩展类加载器(ExtClassLoader)和应用程序类加载器(AppClassLoader)构造出来, 并且把他们之间的关系构建好.
扩展类加载器(Ext ClassLoader)
加载路径java.ext.dirs
扩展类加载器主要是用来加载扩展的jar包。 加载jar的目录位于jre目录的lib/ext扩展目录中的jar包
应用程序类加载器(App ClassLoader)
加载路径java.class.path
主要是用来加载用户自己写的类的。 负责加载classPath路径下的类包
自定义类加载器
负责加载用户自定义路径下的类包
三、类加载过程 加载Loading把class文件加载到内存链接Linking 验证Verification校验文件是否符合class规范准备Preparation静态变量赋默认值解析Resolution把类型方法属性等解析为直接引用 初始化Initializing静态变量赋初始值调用静态代码块使用卸载
类加载机制
全盘委托机制当ClassLoader加载类时除非显示指定另一个ClassLoader否则该类的引用和依赖也由这个ClassLoader载入双亲委派机制ClassLoader在加载类时会首先让父类去加载只有当父类无法加载的时候才会由子类来加载
四、双亲委派原则
双亲委派原则是指ClassLoader在类加载时会自下而上询问父类是否加载如果没有加载先由父类加载父类加载不到再由其子类自上而下加载 双亲委派的好处是安全
相关源码
// ClassLoader.class
protected Class? loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException
{synchronized (getClassLoadingLock(name)) {// First, check if the class has already been loadedClass? c findLoadedClass(name);if (c null) {long t0 System.nanoTime();try {if (parent ! null) {c parent.loadClass(name, false);} else {c findBootstrapClassOrNull(name);}} catch (ClassNotFoundException e) {// ClassNotFoundException thrown if class not found// from the non-null parent class loader}if (c null) {// If still not found, then invoke findClass in order// to find the class.long t1 System.nanoTime();c findClass(name);// this is the defining class loader; record the statssun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();}}if (resolve) {resolveClass(c);}return c;}
}Class.forName和ClassLoader.loadClass的区别 class.forName()将类的.class文件加载到jvm中后还会对类进行解释执行类中的static块。也可通过传参指定是否初始化loadClass只干一件事情就是将.class文件加载到jvm中不会执行static中的内容只有在newInstance才会去执行static块 五、类加载应用热更新
1. ClassLoader热更新
自定义ClassLoader的子类打破双亲委派原则使用ClassLoader的defineClass即可加载新的byte数组覆盖原有的字节码
自定义ClassLoader读取要热更的class文件并转换成byte数组重写findClass方法并调用ClassLoader的defineClass
2. Instrument热更新
Java Instrumentation 是 JDK5 之后提供接口。使用这组接口我们可以获取到正在运行 JVM 相关信息使用这些信息我们构建相关监控程序检测 JVM。另外 最重要我们可以替换和修改类的这样就实现了热更新。
Instrumentation提供premain和agentmain两种方式
1. premain方式
这种方式需要在虚拟机参数指定 Instrumentation 程序。使用方式如下:
java -javaagent:jar Instrumentation_jar -jar xxx.jar并且在执行java的main方法之前会先执行在mainfest中指定的premainClass中的类里的premain方法需要提前定一个用于热更新的类并加上premain方法。之后就可以通过Instrumentation接口调用其中的redefineClasses方法来热更新类了
应用示例-热更新实现
新建reload工程定义热更新工具类ClassReloadUtils并添加premain方法缓存JVM层传进来的Instrumentation接口的实例
private static Instrumentation inst null;
private static final Object LOCK new Object();
private ClassReloadUtils() {
}
/*** 此方法由JAVA虚拟机调用* * param agentArgs* param ins*/
public static void premain(String agentArgs, Instrumentation ins) {synchronized (LOCK) {if (inst null) {inst ins;StringBuilder builder new StringBuilder([);builder.append(new Timestamp(System.currentTimeMillis()));builder.append(]-);builder.append(CLASS_RELOAD_OPEN_TIPS);System.out.println(builder.toString());}}
}reload的pom文件添加Premain-Class标签指定premain方法所在的类并指定Can-Redefine-Classes为true
buildfinalNamemmo.reload/finalNamepluginsplugingroupIdorg.apache.maven.plugins/groupIdartifactIdmaven-jar-plugin/artifactIdversion2.3.1/versionconfigurationarchivemanifestEntriesPremain-Classcom.xxx.ClassReloadUtils/Premain-ClassCan-Redefine-Classestrue/Can-Redefine-Classes/manifestEntries/archive/configuration/plugin/plugins
/build
用ClassLoader加载热更类并把要热更的class文件读到byte数组创建ClassDefinition类
String className classFile.getName();
className className.replace(CLASS_EXT, );
// loadClass
Class? clasz classLoader.loadClass(className);
byte[] bs FileUtils.toByteArray(classFile);
return new ClassDefinition(clasz, bs);使用启动时缓存的Instrumentation接口调用redefineClasses并传入要热更的ClassDefinition类完成热更
ClassDefinition[] definitions classDefinitions.toArray(new ClassDefinition[classDefinitions.size()]);
try {inst.redefineClasses(definitions);
} catch (Exception e) {return ReloadResult.failed(String.format(CLASS_RELOAD_FAILED, e.getMessage()));
}2. agentmain方式
arthas使用agentmain加attach方式实现动态监控以及动态修改字节码
不同于premain方式agentmain允许在JVM启动之后进行代理它的实现方式和premain类似先定义一个用于热更新的类并添加agentmain方法。接着读取外部传入 class 文件调用 Instrumentation#redefineClasses这个方法将会使用新 class 替换当前正在运行的 class这样我们就完成了类的修改。
步骤如下
创建热更代理工程定义热更工具类AgentMain类似premain方式pom文件中添加指定工具类已经定义为可重定义class为true
!--指定 class 名字--
Agent-Classcom.andyxh.AgentMain
/Agent-Class
Can-Redefine-Classestrue
/Can-Redefine-Classes在热更工具类AgentMain实现agentmain方法在其中调用Instrumentation.redefineClasses完成热更逻辑
至此热更逻辑已经结束后面则需要利用JVM提供的Attach功能把代理动态加进去
通过JVM的attach动态添加agent
System.out.println(当前热更新工具 jar 路径为 jarPath);
VirtualMachine vm VirtualMachine.attach(pid);//7997是待绑定的jvm进程的pid号
// 运行最终 AgentMain 中方法
vm.loadAgent(jarPath, classPath);其中的Attach原理Attach API 位于 tools.jar 包可以用来连接目标 JVM。Attach API 非常简单内部只有两个主要的类VirtualMachine 与 VirtualMachineDescriptor。
VirtualMachine 代表一个 JVM 实例 使用它提供 attach 方法我们就可以连接上目标 JVM。 VirtualMachine vm VirtualMachine.attach(pid);VirtualMachineDescriptor 则是一个描述虚拟机的容器类通过该实例我们可以获取到 JVM PID(进程 ID),该实例主要通过 VirtualMachine#list 方法获取。
for (VirtualMachineDescriptor descriptor : VirtualMachine.list()){System.out.println(descriptor.id());
}3. 热更新的局限性
premain和agentmain均在类文件加载后因此不能重新定义一个不存在类热更的类和旧的类继承的父类必须相同热更的类和旧的类继承的接口必须相同热更的类和旧的类的访问修饰符字段必须相同热更的类和旧的类新增或删除的方法必须是private static/final修饰热更的类可以修改方法体 更多技术干货欢迎关注我
