Java ClassLoader 基础

1. 类加载

• JVM 首次使用某个类时，需通过 ClassPath 查找该类的 .class 文件
• 将 .class 文件中对类的描述信息加载到内存中，进行保存
• 加载时机
  • 创建对象
  • 创建子类对象
  • 访问静态属性
  • 调用静态方法
  • 主动加载：Class.forName("full-name")

1.1 class 文件

包名、类名、父类、属性、方法、构造方法.....

2. 类加载器

• 在运行期间，如果我们要产生某个类的对象，JVM 会检测该类型的 Class 对象是否已被加载； 如果没有加载，JVM 会根据类的名称找到 .class 文件并加载它
• Class 对象代表 Java 应用程序在运行时所加载的类或接口实例，每加载一个类，JVM自动生成一个Class对象；

2.1 ClassLoader的分类

• Bootstrap ClassLoader 启动类加载器（引导类加载器）
• ExtClassLoader 扩展类加载器（Java9 之后改为 Platform Classloader）
• Application Classloader（系统类加载器或应用类加载器）默认的类加载器
• 自定义类加载器，父类加载器为AppClassLoader

2.2 ClassLoader 层次结构

• 系统类加载器 --父--> 扩展类加载器 --父--> 引导类加载器
• 除了引导类加载器之外，所有的类加载器都有一个父类加载器。 通过 getParent()方法可以得到
• 注意：父加载器不是父类

2.3 类与类加载器

• 在JVM中表示两个class对象是否为同一个类对象的两个必要条件
  • 类的全限定名必须一致
  • 加载这个类的ClassLoader必须相同
• 在JVM中，即使这个两个类对象(class对象)来源同一个Class文件，被同一个虚拟机所加载，但只要加载它们的ClassLoader实例对象不同，那么这两个类对象也是不相等的

2.3 获取 ClassLoader

@Test
public void getClassLoader() {
    Class<?> clazz = String.class;
    ClassLoader classLoader = clazz.getClassLoader();
    System.out.println(classLoader);
    // null, 根加载器并不是由Java语言实现的，因此拿不到根加载器对象
}

@Test
public void getClassLoader2() throws ClassNotFoundException {
    // this.getClass().getClassLoader();
    ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
    Class<?> clazz = classLoader.loadClass("com.example.concrete.common.domain.User");
    System.out.println(classLoader);
    System.out.println(classLoader.getParent());
}

打印结果

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@51efea79

2.4 获得class对象的三种方法

方式一：对象.getClass()

String str = "hello";
Class<?> clazz = str.getClass();

方式二：类.class
Class<?> clazz = String.class;

方式三：Class. forName() 动态加载类

// 静态方法 forName("类的全限定名")
Class<?> clazz3 = Class.forName("java.lang.String");

3. ClassLoader 分析

• loadClass(String name)
• findClass(String name)
• defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)

// ClassLoader 的默认实现就是双亲委托
public abstract class ClassLoader {

  //每个类加载器都有个父加载器
  private final ClassLoader parent;

  public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    return loadClass(name, false);
  }

  protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    throw new ClassNotFoundException(name);
  }

  protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len) throws ClassFormatError {
    return defineClass(name, b, off, len, null);
  }
}

// name: 类的全限定名
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    return loadClass(name, false);
}
/**
 * classpath 就是一组目录的集合；classpath 是 JVM 用到的一个环境变量，它用来指示 JVM 如何搜索class
 * 在启动 JVM 时设置 classpath 变量
 * java -cp  or  java -classpath .;C:\work\project1\bin;C:\shared abc.xyz.Hello
 * 如果不设置，JVM 默认的 classpath 为. 即当前目录
 */
String classpath = System.getProperty("java.class.path");
Properties properties = System.getProperties();
Set<String> strings = properties.stringPropertyNames();
for (String string : strings) {
    System.out.println(string);
}
/**
 * 若以“/”开头的，表示要从项目的 ClassPath 开始的（ /mapper/xxx.xml ），
 * 如果前面没有这个“/”，那么表示的就是相对于该类的路径继续往下
 */
URL resource = classLoader.getResource("");  // file:/.../target/classes/
URL resource1 = classLoader.getResource("bean.xml");  // file:/.../target/classes/bean.xml

4. Classpath

• lib 和 classes 同属 classpath，访问优先级为： lib > classes
• Java 项目 /src 目录下的文件（*.xml, *.properties）编译后会放到 WEB-INF/classes 目录，默认的 classpath 就是 WEB-INF/classes
• WEB-INF/ 是资源目录，客户端不能直接访问
• Maven 项目 resources 目录下的文件编译后在 BOOT-INF/classes

4.1 maven 项目 classpath 路径

Maven 项目目录

src
  |-- main
    |-- java
      |-- com.xxx
  |-- resources
    |-- application.yml

编译后目录

target
  |-- classes
    |-- com.xxx
    |-- application.yml

打包的 jar 解压后目录

|-- BOOT-INF
  |-- classes
    |-- com.xxx
    |-- application.yml
  |-- lib
|-- org.springframework.boot.loader...

引用 classpath 路径下的文件，只需在文件名前加 classpath:

classpath:application-*.xml
# 子目录
classpath:config/*.xml
# **/ 表示任意目录
classpath:**/bean.xml

4.2 classpath vs classpath*

• classpath 在当前classpath 中查找，只加载第一个 classpath 路径
• classpath* 不仅包含 class 路径， 还包括 jar 文件(classpath目录)
• classpath* 会从所有的classpath中加载文件

classpath:*.xml
classpath*:config.xml