javalang(ClassLoader)

一、什么是ClassLoader?

　　大家都知道&＃xff0c;当我们写好一个Java程序之后&＃xff0c;不是管是CS还是BS应用&＃xff0c;都是由若干个.class文件组织而成的一个完整的Java应用程序&＃xff0c;当程序在运行时&＃xff0c;即会调用该程序的一个入口函数来调用系统的相关功能&＃xff0c;而这些功能都被封装在不同的class文件当中&＃xff0c;所以经常要从这个class文件中要调用另外一个class文件中的方法&＃xff0c;如果另外一个文件不存在的&＃xff0c;则会引发系统异常。而程序在启动的时候&＃xff0c;并不会一次性加载程序所要用的所有class文件&＃xff0c;而是根据程序的需要&＃xff0c;通过Java的类加载机制&＃xff08;ClassLoader&＃xff09;来动态加载某个class文件到内存当中的&＃xff0c;从而只有class文件被载入到了内存之后&＃xff0c;才能被其它class所引用。所以ClassLoader就是用来动态加载class文件到内存当中用的。

二、Java默认提供的三个ClassLoader

　　1&＃xff1a;BootStrap ClassLoader&＃xff1a;称为启动类加载器&＃xff0c;是Java类加载层次中最顶层的类加载器&＃xff0c;负责加载JDK中的核心类库&＃xff0c;如&＃xff1a;rt.jar、resources.jar、charsets.jar等.

　　2&＃xff1a;Extension ClassLoader&＃xff1a;称为扩展类加载器&＃xff0c;负责加载Java的扩展类库&＃xff0c;默认加载JAVA_HOME/jre/lib/ext/目下的所有jar。

　　3&＃xff1a;App ClassLoader&＃xff1a;称为系统类加载器&＃xff0c;负责加载应用程序classpath目录下的所有jar和class文件。

注意&＃xff1a; 除了Java默认提供的三个ClassLoader之外&＃xff0c;用户还可以根据需要定义自已的ClassLoader&＃xff0c;而这些自定义的ClassLoader都必须继承自java.lang.ClassLoader类&＃xff0c;也包括Java提供的另外二个ClassLoader&＃xff08;Extension ClassLoader和App ClassLoader&＃xff09;在内&＃xff0c;但是Bootstrap ClassLoader不继承自ClassLoader&＃xff0c;因为它不是一个普通的Java类&＃xff0c;底层由C&＃43;&＃43;编写&＃xff0c;已嵌入到了JVM内核当中&＃xff0c;当JVM启动后&＃xff0c;Bootstrap ClassLoader也随着启动&＃xff0c;负责加载完核心类库后&＃xff0c;并构造Extension ClassLoader和App ClassLoader类加载器。

三、ClassLoader加载类的原理

1、原理介绍

　　ClassLoader使用的是双亲委托模型来搜索类的&＃xff0c;每个ClassLoader实例都有一个父类加载器的引用&＃xff08;不是继承的关系&＃xff0c;是一个包含的关系&＃xff09;&＃xff0c;虚拟机内置的类加载器&＃xff08;Bootstrap ClassLoader&＃xff09;本身没有父类加载器&＃xff0c;但可以用作其它ClassLoader实例的的父类加载器。当一个ClassLoader实例需要加载某个类时&＃xff0c;它会试图亲自搜索某个类之前&＃xff0c;先把这个任务委托给它的父类加载器&＃xff0c;这个过程是由上至下依次检查的&＃xff0c;首先由最顶层的类加载器Bootstrap ClassLoader试图加载&＃xff0c;如果没加载到&＃xff0c;则把任务转交给Extension ClassLoader试图加载&＃xff0c;如果也没加载到&＃xff0c;则转交给App ClassLoader 进行加载&＃xff0c;如果它也没有加载得到的话&＃xff0c;则返回给委托的发起者&＃xff0c;由它到指定的文件系统或网络等URL中加载该类。如果它们都没有加载到这个类时&＃xff0c;则抛出ClassNotFoundException异常。否则将这个找到的类生成一个类的定义&＃xff0c;并将它加载到内存当中&＃xff0c;最后返回这个类在内存中的Class实例对象。

2、为什么要使用双亲委托这种模型呢&＃xff1f;

　　因为这样可以避免重复加载&＃xff0c;当父亲已经加载了该类的时候&＃xff0c;就没有必要子ClassLoader再加载一次。考虑到安全因素&＃xff0c;我们试想一下&＃xff0c;如果不使用这种委托模式&＃xff0c;那我们就可以随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义的类型&＃xff0c;这样会存在非常大的安全隐患&＃xff0c;而双亲委托的方式&＃xff0c;就可以避免这种情况&＃xff0c;因为String已经在启动时就被引导类加载器&＃xff08;Bootstrcp ClassLoader&＃xff09;加载&＃xff0c;所以用户自定义的ClassLoader永远也无法加载一个自己写的String&＃xff0c;除非你改变JDK中ClassLoader搜索类的默认算法。

3、 但是JVM在搜索类的时候&＃xff0c;又是如何判定两个class是相同的呢&＃xff1f;

　　JVM在判定两个class是否相同时&＃xff0c;不仅要判断两个类名是否相同&＃xff0c;而且要判断是否由同一个类加载器实例加载的。只有两者同时满足的情况下&＃xff0c;JVM才认为这两个class是相同的。就算两个class是同一份class字节码&＃xff0c;如果被两个不同的ClassLoader实例所加载&＃xff0c;JVM也会认为它们是两个不同class。比如网络上的一个Java类org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple&＃xff0c;javac编译之后生成字节码文件NetClassLoaderSimple.class&＃xff0c;ClassLoaderA和ClassLoaderB这两个类加载器并读取了NetClassLoaderSimple.class文件&＃xff0c;并分别定义出了java.lang.Class实例来表示这个类&＃xff0c;对于JVM来说&＃xff0c;它们是两个不同的实例对象&＃xff0c;但它们确实是同一份字节码文件&＃xff0c;如果试图将这个Class实例生成具体的对象进行转换时&＃xff0c;就会抛运行时异常java.lang.ClassCaseException&＃xff0c;提示这是两个不同的类型。

4、ClassLoader的体系架构&＃xff1a;

验证ClassLoader加载类的原理&＃xff1a;打印ClassLoader类的层次结构&＃xff0c;请看下面这段代码&＃xff1a;

控制台打印出&＃xff1a;

sun.misc.Launcher$AppClassLoader&＃64;8391b0c
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader&＃64;5d1eb50b
null

第一行结果说明&＃xff1a;ClassLoaderTest的类加载器是AppClassLoader。

第二行结果说明&＃xff1a;AppClassLoader的类加器是ExtClassLoader&＃xff0c;即parent&＃61;ExtClassLoader。

第三行结果说明&＃xff1a;ExtClassLoader的类加器是Bootstrap ClassLoader&＃xff0c;因为Bootstrap ClassLoader不是一个普通的Java类&＃xff0c;所以ExtClassLoader的parent&＃61;null&＃xff0c;所以第三行的打印结果为null就是这个原因。

四、定义自已的ClassLoader

既然JVM已经提供了默认的类加载器&＃xff0c;为什么还要定义自已的类加载器呢&＃xff1f;

　　因为Java中提供的默认ClassLoader&＃xff0c;只加载指定目录下的jar和class&＃xff0c;如果我们想加载其它位置的类或jar时&＃xff0c;比如&＃xff1a;我要加载网络上的一个class文件&＃xff0c;通过动态加载到内存之后&＃xff0c;要调用这个类中的方法实现我的业务逻辑。在这样的情况下&＃xff0c;默认的ClassLoader就不能满足我们的需求了&＃xff0c;所以需要定义自己的ClassLoader。

定义自已的类加载器分为两步&＃xff1a;

　　1、继承java.lang.ClassLoader

　　2、重写父类的findClass方法

读者可能在这里有疑问&＃xff0c;父类有那么多方法&＃xff0c;为什么偏偏只重写findClass方法&＃xff1f;

因为JDK已经在loadClass方法中帮我们实现了ClassLoader搜索类的算法&＃xff0c;当在loadClass方法中搜索不到类时&＃xff0c;loadClass方法就会调用findClass方法来搜索类&＃xff0c;所以我们只需重写该方法即可。如没有特殊的要求&＃xff0c;一般不建议重写loadClass搜索类的算法。

来源&＃xff1a;http://www.importnew.com/15362.html