java 启动新进程 java怎么启动一个进程

平时运行java程序都是java -c xxx.java, java xxx.class, java -jar xxx.jar等命令，然后我们的类或者jar包项目就能跑起来了，那么java里面到底做了什么操作呢？
现在就来解读一下，会涉及类加载的知识：

从 java -jar Test.jar命令开始，当我们运行命令时，java命令会到我们的jdk安装目录下找到jvm.dll动态链接库文件，创建一个jvm实例，表现形式就是在windows系统里的任务管理器里多了个java的进程，如下图：

那么从jvm.dll执行到生成一个进程之间，是个什么样的过程？

dll文件是由c++代码实现的，在代码里，会为自己申请一份内存，然后c++会创建一个BootstrapClassLoader实例，学过JVM的类加载过程的就知道，java有三大类加载器，这个是我们的根类加载器。BootstrapClassLoader会将rt.jar包里所需的类（下方图片所示）加载进内存（方法区）中，然后会调用java代码里的Launcher类，即该类是java提供的入口类。

sun.boot.class.path是Bootstrap类加载器加载的类库，按需加载

下方的图可以通过命令获取：jinfo -sysprops <你的进程pid>

Launcher类初始化过程

接下来就是解读下Launcher.getLauncher()代码干了啥事，这个是BootstrapClassLoader调用的方法。

Launcher类实例化的过程会涉及到类的加载过程，双亲委派机制，打破双亲委派机制的内容，上源码：

从这段代码可以看出就是直接new Launcher()对象，细心点还能发现‘sun.boot.class.path’路径就是上面截图的路径，并非胡乱猜的。

从Launcher类的构造方法里可以看出一些信息：

1. 这里有两个类加载器 ExtClassLoader和AppClassLoader，看语法可以知道是内部类。
2. 先加载完ExtClassLoader，再加载AppClassLoader。
3. 能看到最下面有一行代码，有个线程上下文类加载器ContextClassLoader。
4. ExtClassLoader对象作为参数传给AppClassLoader类，知道双亲委派机制的应该能猜测出是作为父类加载器传进去的。

先从第一行代码getExtClassLoader()开始看起

从这段源码可以知道：

5. ExtClassLoader类加载器加载的是java.ext.dirs目录下的类库，即上边cmd截图所示的目录。

6. ExtClassLoader继承于URLClassLoader类。

7. 将java.ext.dirs下的类读取到MetaIndex下，并且作为参数传递给ExtClassLoader构造器。

跟踪下构造器，发现ExtClassLoader接收一个null作为父类ClassLoader参数，如下源码，上面猜测ExtClassLoader作为AppClassLoader类加载器的父类加载器（并不是继承）也就证实了。

再看下Launcher构造器的第二行代码getAppClassLoader()方法：

解读到的信息：

8. AppClassLoader同样继承于URLClassLoader，即文件路径在java里都是URL形式。

9. AppClassLoader类加载器要加载的路径是java.class.path，即我们配置的环境变量。

10.返回一个AppClassLoader对象 ，var0参数（即ExtClassLoader实例对象）作为父类参数传递。

至此，已经实例化了ExtClassLoader和AppClassLoader类加载器，即我们熟知的java三大类加载器都已实例化完毕，并且知道它们会加载哪些类库。

类加载器的双亲委派机制

先来看看第四句代码loadClass()

细心的可以知道this.loader.loadClass()中的this.loader指的是AppClassLoader对象。

解读下loadClass()方法步骤：

1. 参数name指的是二进制类名
2. getClassLoadingLock(name)对当前类进行加锁，锁逻辑是通过ConcurrentHashMap#putIfAbsent方法判断锁的存在与否，感兴趣可自行查看源码。
3. 代码3是回调本函数，当前类加载器没有加载过则让父类加载器去查找。
4. 代码4表示当前类加载器如果没有父加载器，则调用Bootstrap类加载器查找类。
5. 代码5，遍历所有类加载器所加载的类还是没找到，则调用findClass从各个jar文件里查找该类。

至此，类加载器的双亲委派机制就出来了，以类A为例：
AppClassLoader类加载器先去查找类A是否被加载过，没有则委托父类ExtClassLoader类加载器去加载类A，ExtClassLoader类加载器也没有找到类A，则委托BootstrapClassLoader去查找，如果也没有找到，则看看类A是否在自己加载的范围jar包内（sun.boot.class.path里），没有则让ExtClassLoader类加载器尝试去加载类A，如果ExtClassLoader在java.ext.dirs目录下找不到类A可加载，则让AppClassLoader加载，如果在java.class.path中找不到，则抛出异常。
即委派机制是先保证让最上级先加载，没有则逐级往下加载。

类加载过程

在类加载器的双亲委派机制中，有一步是当前类加载器如果在自己的范围jar包中找到了class文件，则会将class文件加载进内存（JVM中的方法区）中，并且解析class文件内容，源码如下：

该方法是loadClass方法里的代码5，主要逻辑就是红圈里的代码，步骤如下：

1. 参数类名是类似sun.misc.Launcher这样用"."来连接的，需要转换为目录结构的“/”形式，并加载文件扩展名。
2. 从URLClassPath中查找该路径类，上面源码已经解释了所有类都是URL形式的。
3. 找到了该类的Resource对象，交给defineClass方法去解析，即上边逻辑图中标红字体步骤。
   
   类加载的过程主要代码都在defineClass方法里，但是是native方法，所以没法展示代码，但步骤大致如下：

• 加载：将类文件加载到方法区中
• 验证：

• 读class文件内容，
• 检查里面的内容是否符合java规定的语义，
• 是否java定义的开头，版本号信息，
• 解析类信息，方法，属性，验证是否符合java语法，
• 生成Class类对象，作为方法区中提供访问该类的入口（可通过反射机制获取相关信息等）

• 准备：此时类信息已经解析完毕，

• 给类的静态变量分配在堆中内存空间(1.8已经不在方法区中分配了)，赋默认值，比如0

• 解析：将字面量（字面上的字符串表示，称为符号引用）常量池里的信息解析成直接引用（即分配内存，将对象引用指向该内存地址），这种是静态链接，如果是运行时才解析成直接引用，则是动态链接。
• 初始化：开始对变量进行赋值（开发人员给的值），执行静态代码块

至此，java运行程序的所有准备都ok了，现在只需要调用main方法就行了，这个是c++源码定义死了，c++会找到main方法并调用。

打破双亲委派机制

在最上面，我略过了第三行代码没说：setContextClassLoader(this.loader);
这行代码是将AppClassLoader作为上下文类加载器，那这个上下文类加载器是干什么用的呢？

像JDBC这类第三方引入的代码，是不是应该被Bootstrap类加载器加载调用，但是该jar又不在sun.boot.class.path范围内，那你让Bootstrap类加载器怎么调用啊，代码何苦为难代码呢。为了解决这情况，造了个上下文类加载器出来，这样Bootstrap类加载器就可以让上下文类加载器去帮忙额外的加载类。这也是java的spi机制，通过约定，在METE-INF/services目录下放置个实现类的文件，通过上下文类加载器去加载调用。
与双亲委派机制加载类顺序倒过来了，这也就打破了双亲委派机制，这也是需求所需，没办法中的办法。
类似于tomcat热部署也是一种情况。

完结了，打破双亲委派机制只是侧重的说了下，对SPI机制感兴趣的可以看ServiceLoader类源码。
其实类加载过程这块，每一个步骤如果细说，还有很多东西可以说，比例内存架构怎么划分，对象怎么申请内存等等，内容太多，放到下个篇章说。每天进步一点点…