Java类加载器

一、JVM中的ClassLoader

1、Bootstrp loader（引导类加载器）

Bootstrp加载器是用C++语言写的，它是在Java虚拟机启动后初始化的，它主要负责加载%JAVA_HOME%/jre/lib,-Xbootclasspath参数指定的路径以及%JAVA_HOME%/jre/classes中的类。

2、ExtClassLoader  （扩展类加载器）

Bootstrp loader加载ExtClassLoader,并且将ExtClassLoader的父加载器设置为Bootstrp loader.ExtClassLoader是用Java写的，具体来说就是 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader，ExtClassLoader主要加载%JAVA_HOME%/jre/lib/ext，此路径下的所有classes目录以及java.ext.dirs系统变量指定的路径中类库。

3、AppClassLoader （系统类加载器）

Bootstrp loader加载完ExtClassLoader后，就会加载AppClassLoader,并且将AppClassLoader的父加载器指定为 ExtClassLoader。AppClassLoader也是用Java写成的，它的实现类是 sun.misc.Launcher$AppClassLoader，另外我们知道ClassLoader中有个getSystemClassLoader方法,此方法返回的正是AppclassLoader.AppClassLoader主要负责加载classpath所指定的位置的类或者是jar文档，它也是Java程序默认的类加载器。

4、CustomClassLoader（用户自定义类加载器）

除了系统提供的类加载器以外，开发人员可以通过继承 java.lang.ClassLoader类的方式实现自己的类加载器，以满足一些特殊的需求。

以下测试代码可以证明此层次结构：

public class testClassLoader {

  public static void main(String[] args) {

//application class loader

        System.out.println("1-"+ClassLoader.getSystemClassLoader());

        //extensions class loader

        System.out.println("2-"+ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent());

        //bootstrap class loader

        System.out.println("3"+ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent().getParent());

}

}

输出结果：

可以看出ClassLoader类是由AppClassLoader加载的。他的父亲是ExtClassLoader，ExtClassLoader的父亲无法获取是因为它是用C++实现的。

二、双亲委派机制

　　某个特定的类加载器在接到加载类的请求时，首先将加载任务委托交给父类加载器，父类加载器又将加载任务向上委托，直到最父类加载器，如果最父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，如果不行就向下传递委托任务，由其子类加载器进行加载。

双亲委派机制的好处：

　　保证java核心库的安全性（例如：如果用户自己写了一个java.lang.String类就会因为双亲委派机制不能被加载，不会破坏原生的String类的加载）

代理模式

　　与双亲委派机制相反，代理模式是先自己尝试加载，如果无法加载则向上传递。tomcat就是代理模式。

三、自定义类加载器

package com.test.classloader;

import java.io.ByteArrayOutputStream;

import java.io.File;

import java.io.FileInputStream;

import java.io.FileNotFoundException;

import java.io.IOException;

import java.io.InputStream;

public class MyClassLoader extends ClassLoader {

private String classpath;

public MyClassLoader(String classpath) {

this.classpath = classpath;

}

@Override

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {

try {

byte[] classDate = getDate(name);

if (classDate == null) {

}

else {

// defineClass方法将字节码转化为类

return defineClass(name, classDate, 0, classDate.length);

}

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

return super.findClass(name);

}

// 返回类的字节码

private byte[] getDate(String className) throws IOException {

InputStream in = null;

ByteArrayOutputStream out = null;

String path = classpath + File.separatorChar + className.replace('.', File.separatorChar) + ".class";

try {

in = new FileInputStream(path);

out = new ByteArrayOutputStream();

byte[] buffer = new byte[2048];

int len = 0;

while ((len = in.read(buffer)) != -1) {

out.write(buffer, 0, len);

}

return out.toByteArray();

} catch (FileNotFoundException e) {

e.printStackTrace();

} finally {

in.close();

out.close();

}

return null;

}

}

测试自定义的类加载器

创建一个测试类Test

cmd控制台执行javac Test.java，将生成的Test.class文件放到D盘test文件夹->com文件夹->test文件夹->classloader文件夹下。

package com.test.classloader;

public class Test {

    public void say(){

        System.out.println("Hello MyClassLoader");

    }

}

利用如下代码进行测试 

package com.test.classloader;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

import java.lang.reflect.Method;

public class TestMyClassLoader {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {

// 自定义类加载器的加载路径

MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader("d:\\test");

// 包名+类名

Class c = myClassLoader.loadClass("com.test.classloader.Test");

if (c != null) {

Object obj = c.newInstance();

Method method = c.getMethod("say", null);

method.invoke(obj, null);

System.out.println(c.getClassLoader().toString());

}

}

}

输出结果： 

四、类加载过程详解

JVM将类加载过程分为三个步骤：装载（Load），链接（Link）和初始化(Initialize)

1) 装载：

　　查找并加载类的二进制数据；

2)链接：

　　验证：确保被加载类信息符合JVM规范、没有安全方面的问题。

　　准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值。

　　解析：把虚拟机常量池中的符号引用转换为直接引用。

3)初始化：

　　为类的静态变量赋予正确的初始值。

ps:解析部分需要说明一下，Java 中，虚拟机会为每个加载的类维护一个常量池【不同于字符串常量池，这个常量池只是该类的字面值（例如类名、方法名）和符号引用的有序集合。 而字符串常量池，是整个JVM共享的】这些符号（如int a = 5;中的a）就是符号引用，而解析过程就是把它转换成指向堆中的对象地址的相对地址。

类的初始化步骤：

1）如果这个类还没有被加载和链接，那先进行加载和链接

2）假如这个类存在直接父类，并且这个类还没有被初始化（注意：在一个类加载器中，类只能初始化一次），那就初始化直接的父类（不适用于接口）

3）如果类中存在static标识的块，那就依次执行这些初始化语句。