类装入问题解密,第 1 部分: 类装入和调试工具介绍
2008-01-05 08:49:37 来源:WEB开发网类装入组件是 java™ 虚拟机的基础。虽然开发人员一般对类装入的基础有良好的把握,但是当问题发生时,在诊断问题和确定解决方案方面可能还要有一定的困难。在这份由四部分组成的系列中,Lakshmi Shankar 和 Simon Burns 讨论了在 Java 开发中可能碰到的各种类装入问题,解释了它们为什么会发生和如何解决它们。他们提供的见解有助于理解和解决常见的 Java 异常,例如NoClassDefFoundError
和ClassNotFoundException
,以及更有挑战性的问题,例如类装入器约束违反和死锁。在第 1 部分中,他们具体描述了 Java 类装入的工作方式,讨论了 JVM 中可以帮助诊断类装入问题的工具。
类装入器负责把类装入 Java 虚拟机(JVM)。简单的应用程序可以用 Java 平台内置的类装入工具装入类;更复杂的应用程序则倾向于定义自己定制的类装入器。但是,不论使用哪种类装入器,在类装入过程中都可能发生许多问题。假如想避免这类问题,需要理解类装入的基本机制。当问题发生时,对于可用的诊断特性和调试技术的了解会有助于解决问题。
在这个系列的文章中,我们将深入研究类装入的问题,并用丰富的示例演示它们。这份介绍性的文章的第一节描述类装入的基础;第二节介绍一些 JVM 调试特性。系列中剩下的三篇文章将侧重于解决类装入异常,并演示一些可能会碰到的更复杂的类装入问题。
类装入基础
这一节描述类装入的核心概念,为系列剩下的部分提供知识基础。
类装入器委托
类装入器委托模型 是把装入请求相互传给对方的类装入器图。引导 类装入器是这个图的根。用单一委托父类 创建类装入器,并在以下位置寻找类:
- 缓存(Cache)
- 父类(Parent)
- 自己(Self)
类装入器首先判定要求它装入的类是否与过去装入的类相同。假如相同,就返回上次返回的类(即保存在缓存中的类)。假如不是,就把装入类的机会交给父类。这两步递归地以深度优先的方式重复。假如父类返回 null(或抛出 ClassNotFoundException
),那么类装入器会在自己的路径中寻找类的源。
因为父类类装入器总是先得到装入类的机会,所以类装入器装入的类最靠近根。这意味着所有核心引导类都是由引导装入器装入的,这就保证装入了类(例如 java.lang.Object
)的正确版本。这也可以让类装入器看到自己或父类或祖先装入的类,但是不能看到子女装入的类。
图 1 显示了三个标准的类装入器:
图 1. 类装入器委托模型
与其他类装入器不同,引导类装入器(也称作基本(PRimordial) 类装入器)不能由 Java 代码实例化。(通常是因为它是作为 VM 本身的一部分实现的。)这个类装入器可以从启动的类路径装入核心系统类,通常是位于 jre/lib 目录的 JAR 文件。但是不能用 -Xbootclasspath
命令行选项修改这个类路径(稍后介绍)。
扩展(extension) 类装入器(也称作标准扩展 类装入器)是引导类装入器的一个孩子。它的主要职责是从扩展目录装入类,通常位于 jre/lib/ext 目录。这提供了简单地访问新扩展的能力,例如不同的安全扩展,不需要修改用户的类路径即可实现。
系统(system) 类装入器(也称作应用程序 类装入器)负责从 CLASSPATH
环境变量指定的路径装入代码。默认情况下,这个类装入器是用户创建的任何类装入器的父类。这也是 ClassLoader.getSystemClassLoader()
方法返回的类装入器。
类路径选项
表 1 总结了设置三个标准类装入器的类路径的命令行选项:
-Xbootclasspath:<用 ; 或 : 分隔的目录和 zip/JAR 文件>
设置引导类和资源的搜索路径。
引导
-Xbootclasspath/a:<用 ; 或 : 分隔的目录和 zip/JAR 文件>
把路径添加到启动类路径的末尾。
引导
-Xbootclasspath/p:<用 ; 或 : 分隔的目录和 zip/JAR 文件>
把路径添加到启动类路径的前面。
引导
-Dibm.jvm.bootclasspath=<用 ; 或 : 分隔的目录和 zip/JAR 文件>
这个属性的值被用作额外的搜索路径,它被插到 -Xbootclasspath/p:
定义的值和启动类路径之间。启动类路径或者是默认值,或者是 -Xbootclasspath:
选项定义的值。
引导
-Djava.ext.dirs=<用 ; 或 : 分隔的目录和 zip/JAR 文件>
指定扩展类和资源的搜索路径。
扩展
-cp or -classpath <用 ; 或 : 分隔的目录和 zip/JAR 文件>
设置应用程序类和资源的搜索路径。
系统
-Djava.class.path=<用 ; 或 : 分隔的目录和 zip/JAR 文件>
设置应用程序类和资源的搜索路径。
系统
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