JVM 對 NoClassDefFoundError 的“緩存”

dayday_up 發布于2019-08-14 12:01 / 419人閱讀

摘要：于是懷疑是不是對一個類的做了緩存，在第一次加載這個類出現以后，后續再嘗試加載就直接拋出。上述類的的作用是是一個空的類，里面有一個的靜態成員。

問題

今天在排查一個線上的問題，線上的一個應用在初始化一個類的靜態字段的時候出現了 NoClassDefFoundError，并且在導致 NoClassDefFoundError 出現的根本原因消失后，后續再次嘗試初始化這個類的時候，持續出現了 NoClassDefFoundError。

于是懷疑 JVM 是不是對一個類的 NoClassDefFoundError 做了緩存，在第一次加載這個類出現 NoClassDefFoundError 以后，后續再嘗試加載就直接拋出 NoClassDefFoundError。

實驗

為了證實自己的猜想，嘗試設計了一個簡單的實驗，一個涉及三個類

public class Test1 {
    static Test2 test2 = new Test2();
}

public class Test2 {
}

public class Test {
    public static void main(String... args) throws Exception {
        while(true) {
            System.out.println("================================");
            try {
                new Test1(); // 嘗試實例化 Test1，觸發 NoClassDefFoundError
            } catch (Throwable e) {
                e.printStackTrace();

                try {
                    Test.class.getClassLoader().loadClass("Test2"); // 嘗試加載 Test2，用于證實當將 
                                                                    // Test2.class 拷貝到 ClassPath 下的時候，
                                                                    // Test2 就可以加載到了。
                } catch (Throwable ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }
            }
            Thread.sleep(3000);
        }
    }
}

上述類的的作用是：Test2 是一個空的類，Test1 里面有一個 Test2 的靜態成員。Test 是程序的主入口，在一個無限循環內部，不斷地嘗試去實例化 Test1，并且在加載 Test1 出現異常的時候，嘗試加載一下 Test2。

實驗的步驟是：

編譯以上類，運行 javac Test.java

將生成出的 Test2.class 重命名成 Test2.class.bak

運行 java Test，這個時候程序去加載 Test1 的時候，就會出現 NoClassDefFoundError，并且在嘗試加載 Test2 的時候，會出現 ClassNotFoundException。

將第二步重命名的 Test2.class.bak 該回成 Test2.class，這個時候程序去加載 Test1 的時候，就會出現 NoClassDefFoundError，在加載 Test2 的時候，不會出現 ClassNotFoundException。

實驗的第二步的目的是為了程序在加載 Test1 的時候因為找不到 Test2 出現 NoClassDefFoundError，第四步是為了和第二步做對照，說明在后續程序可以加載到 Test2 的時候，在實例化 Test1 的時候，依舊出現 NoClassDefFoundError

在我的機器上，按照上面的方式去操作，結果如下：

結果正如預期，即使在后面 Test2 在 ClassPath 下的時候，NoClassDefFoundError 依舊出現，所以 JVM 里面肯定有地方對 NoClassDefFoundError 做了緩存。

JVM 里面的實現

帶著這個疑問，請教了部門里面的 JVM 專家，這個猜測得到了證實，并且他給出了 JVM 內部具體處理這段邏輯的代碼，處理的代碼在 JDK 的 instanceKlass.cpp 這個文件里面：

bool instanceKlass::link_class_impl(
     instanceKlassHandle this_oop, bool throw_verifyerror, TRAPS) {
   // check for error state
   if (this_oop->is_in_error_state()) {
     ResourceMark rm(THREAD);
     THROW_MSG_(vmSymbols::java_lang_NoClassDefFoundError(),
                this_oop->external_name(), false);
   }
   // return if already verified
   if (this_oop->is_linked()) {
     return true;
   }

并且在 instanceClass.hpp 這個文件中，定義了類的 _init_state，其中，is_in_error_state 這個方法的定義如下：

bool is_in_error_state() const           { return _init_state == initialization_error; }

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