前言

这篇文章真的是给大家分享一篇我自己血的教训，本人是一个勤勤恳恳、任劳任怨的java程序猿一直都在自己的岗位上发光发热，耐不住今年疫情小心思就发芽了，想要跳槽到大厂上班，在家里那简直就是头悬梁锥刺股，因为身边也没有太多大厂上班经验的朋友，所以自己也算是无头苍蝇一样头悬梁锥刺股的看书、做题，但是确实自己看的题型还是不够全面，面试官问的问题都是比较全面的，可想而知是挂了。

挂了之后其实还是比较沮丧的，但是又想想自己工作经验也有，又刷了这么多的题，也知道面试大概会遇到什么场景，相当于是半只脚已经跨进门了，怎么能轻易放弃呢？

不就是把所有的面试题全部都搞定吗？我就不信我弄不清白，在朋友的介绍下，找到了一些大神分享的面试资料，并且大神的教了我一些技巧，经过几个月的时间，功夫不负有心人，我终于拿到offer了。

这确实是很艰难的过程，但是没有什么熬不过去的，不就是重新找回高三的感觉，只要你资料够多，技巧正确，心够沉，一定可以进入到自己理想的公司，我的资料也分享给大家。

接下来就主要是从一个面试的案例题来告诉大家，在面试的时候如何有技巧的回答面试官的问题，也是一个常见的面试问题“JVM类加载机制”大家可以看看，说不定你面试的时候刚好遇到了也说不定。

接下来就来看看这个案例，面试者该如何应对……

在了解类加载机制前，我们要先了解下类加载的过程，然后再进行逐步深入

类加载运行全过程

当我们用java命令运行某个类的main函数启动程序时，首先需要通过类加载器把主类加载到JVM。

通过Java命令执行代码的大体流程如下：

其中loadClass的类加载过程有如下几步：

加载 >> 验证 >> 准备 >> 解析 >> 初始化 >> 使用 >> 卸载

▪ 加载：在硬盘上查找并通过IO读入字节码文件，使用到类时才会加载，例如调用类的main()方法，new对象等等，在加载阶段会在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口

▪ 验证：校验字节码文件的正确性

▪ 准备：给类的静态变量分配内存，并赋予默认值

▪ 解析：将符号引用替换为直接引用，该阶段会把一些静态方法(符号引用，比如main()方法)替换为指向数据所存内存的指针或句柄等(直接引用)，这是所谓的静态链接过程(类加载期间完成)，动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用，下节课会讲到动态链接

▪ 初始化：对类的静态变量初始化为指定的值，执行静态代码块

类被加载到方法区中后主要包含 运行时常量池、类型信息、字段信息、方法信息、类加载器的引用、对应class实例的引用等信息。

类加载器的引用：这个类到类加载器实例的引用

对应class实例的引用：类加载器在加载类信息放到方法区中后，会创建一个对应的Class 类型的对象实例放到堆(Heap)中, 作为开发人员访问方法区中类定义的入口和切入点。

注意，主类在运行过程中如果使用到其它类，会逐步加载这些类。jar包或war包里的类不是一次性全部加载的，是使用到时才加载。

类加载器和双亲委派机制

上面的类加载过程主要是通过类加载器来实现的，Java里有如下几种类加载器

▪ 引导类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如rt.jar、charsets.jar等

▪ 扩展类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR

类包

▪ 应用程序类加载器：负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加载你自己写的那

些类

▪ 自定义加载器：负责加载用户自定义路径下的类包

看一个类加载器示例：

类加载器初始化过程：

参见类运行加载全过程图可知其中会创建JVM启动器实例sun.misc.Launcher。sun.misc.Launcher初始化使用了单例模式设计，保证一个JVM虚拟机内只有一个sun.misc.Launcher实例。

在Launcher构造方法内部，其创建了两个类加载器，分别是sun.misc.Launcher.ExtClassLoader(扩展类加载器)和sun.misc.Launcher.AppClassLoader(应用类加载器)。

JVM默认使用Launcher的getClassLoader()方法返回的类加载器AppClassLoader的实例加载我们的应用程序。

双亲委派机制

JVM类加载器是有亲子层级结构的，如下图

这里类加载其实就有一个双亲委派机制，加载某个类时会先委托父加载器寻找目标类，找不到再委托上层父加载器加载，如果所有父加载器在自己的加载类路径下都找不到目标类，则在自己的类加载路径中查找并载入目标类。

比如我们的Math类，最先会找应用程序类加载器加载，应用程序类加载器会先委托扩展类加载器加载，扩展类加载器再委托引导类加载器，顶层引导类加载器在自己的类加载路径里找了半天没找到Math类，则向下退回加载Math类的请求，扩展类加载器收到回复就自己加载，在自己的类加载路径里找了半天也没找到Math类，又向下退回Math类的加载请求给应用程序类加载器，应用程序类加载器于是在自己的类加载路径里找Math类，结果找到了就自己加载了。。

双亲委派机制说简单点就是，先找父亲加载，不行再由儿子自己加载

我们来看下应用程序类加载器AppClassLoader加载类的双亲委派机制源码，AppClassLoader 的loadClass方法最终会调用其父类ClassLoader的loadClass方法，该方法的大体逻辑如下：

首先，检查一下指定名称的类是否已经加载过，如果加载过了，就不需要再加载，直接返回。
如果此类没有加载过，那么，再判断一下是否有父加载器；如果有父加载器，则由父加载器加载（即调用parent.loadClass(name, false);）.或者是调用bootstrap类加载器来加载。
如果父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类，那么调用当前类加载器的findClass方法来完成类加载。

为什么要设计双亲委派机制？

▪ 沙箱安全机制：自己写的java.lang.String.class类不会被加载，这样便可以防止核心API库被随意篡改

▪ 避免类的重复加载：当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次，保证被加载类的唯一性

看一个类加载示例：

全盘负责委托机制

“全盘负责”是指当一个ClassLoder装载一个类时，除非显示的使用另外一个ClassLoder，该类所依赖及引用的类也由这个ClassLoder载入。

自定义类加载器示例：

自定义类加载器只需要继承 java.lang.ClassLoader 类，该类有两个核心方法，一个是loadClass(String, boolean)，实现了双亲委派机制，还有一个方法是findClass，默认实现是空方法，所以我们自定义类加载器主要是重写findClass方法。

打破双亲委派机制

再来一个沙箱安全机制示例，尝试打破双亲委派机制，用自定义类加载器加载我们自己实现的java.lang.String.class

Tomcat打破双亲委派机制

以Tomcat类加载为例，Tomcat 如果使用默认的双亲委派类加载机制行不行？我们思考一下：Tomcat是个web容器，那么它要解决什么问题：

一个web容器可能需要部署两个应用程序，不同的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的不同版本，不能要求同一个类库在同一个服务器只有一份，因此要保证每个应用程序的类库都是独立的，保证相互隔离。
部署在同一个web容器中相同的类库相同的版本可以共享。否则，如果服务器有10个应用程序，那么要有10份相同的类库加载进虚拟机。
web容器也有自己依赖的类库，不能与应用程序的类库混淆。基于安全考虑，应该让容器的类库和程序的类库隔离开来。
web容器要支持jsp的修改，我们知道，jsp 文件最终也是要编译成class文件才能在虚拟机中运行，但程序运行后修改jsp已经是司空见惯的事情， web容器需要支持 jsp 修改后不用重启。

再看看我们的问题：Tomcat 如果使用默认的双亲委派类加载机制行不行？ 答案是不行的。为什么？

第一个问题，如果使用默认的类加载器机制，那么是无法加载两个相同类库的不同版本的，默认的类加器是不管你是什么版本的，只在乎你的全限定类名，并且只有一份。

第二个问题，默认的类加载器是能够实现的，因为他的职责就是保证唯一性。第三个问题和第一个问题一样。

我们再看第四个问题，我们想我们要怎么实现jsp文件的热加载，jsp 文件其实也就是class文件，那么如果修改了，但类名还是一样，类加载器会直接取方法区中已经存在的，修改后的jsp 是不会重新加载的。那么怎么办呢？我们可以直接卸载掉这jsp文件的类加载器，所以你应该想

到了，每个jsp文件对应一个唯一的类加载器，当一个jsp文件修改了，就直接卸载这个jsp类加载器。重新创建类加载器，重新加载jsp文件。

Tomcat自定义加载器详解

tomcat的几个主要类加载器：

▪ commonLoader：Tomcat最基本的类加载器，加载路径中的class可以被Tomcat容器本身以及各个Webapp访问；

▪ catalinaLoader：Tomcat容器私有的类加载器，加载路径中的class对于Webapp不可见；

▪ sharedLoader：各个Webapp共享的类加载器，加载路径中的class对于所有Webapp可见，但是对于Tomcat容器不可见；

▪ WebappClassLoader：各个Webapp私有的类加载器，加载路径中的class只对当前Webapp可见，比如加载war包里相关的类，每个war包应用都有自己的WebappClassLoader，实现相互隔离，比如不同war包应用引入了不同的spring版本，这样实现就能加载各自的spring版本；

从图中的委派关系中可以看出：

CommonClassLoader能加载的类都可以被CatalinaClassLoader和SharedClassLoader使用，从而实现了公有类库的共用，而CatalinaClassLoader和SharedClassLoader自己能加载的类则与对方相互隔离。

WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加载到的类，但各个WebAppClassLoader 实例之间相互隔离。

而JasperLoader的加载范围仅仅是这个JSP文件所编译出来的那一个.Class文件，它出现的目的就是为了被丢弃：当Web容器检测到JSP文件被修改时，会替换掉目前的JasperLoader的实例，并通过再建立一个新的Jsp类加载器来实现JSP文件的热加载功能。

tomcat 这种类加载机制违背了java 推荐的双亲委派模型了吗？答案是：违背了。

很显然，tomcat 不是这样实现，tomcat 为了实现隔离性，没有遵守这个约定，每个webappClassLoader加载自己的目录下的class文件，不会传递给父类加载器，打破了双亲委派机制。

模拟实现Tomcat的webappClassLoader加载自己war包应用内不同版本类实现相互共存与隔离

注意：同一个JVM内，两个相同包名和类名的类对象可以共存，因为他们的类加载器可以不一

样，所以看两个类对象是否是同一个，除了看类的包名和类名是否都相同之外，还需要他们的类加载器也是同一个才能认为他们是同一个。

附下User类的代码：

虽然只用一个常用问题进行剖析，其中的目的就是为了告诉和我一样有java工作经验的工作者，想要进入更好的工作岗位，必须全面了解各个题型，并且有技巧、有条理的回答出来，面试官不会刻意的为难大家，只要你掌握好每个知识点，再加上自己的经验融会贯通，是没有问题的。我也将更多的面试资料和经验总结分享给大家。

你要知道很多Java面试官的问题都万变不离其宗，只是看你当场的回答效果，作为有经验的工作者，不是难事，只要你做好的充足的准备。有很多人走弯路，只了解一个方面，比如只准备了算法题，这方面回答得很好，其他的就一无所知。要知道，面试官不可能只问算法问题，切记，面试前一定要准备，如果你拿到面试资料，想尽办法都要琢磨透，搞定这些面试资料，拿到理想的offer不是问题。

一步之差进入大厂，下定决心钻透java所有面试题，顺利通过！

前言