谈谈 ClassLoader

什么是 ClassLoader？

大家都知道，当我们写好一个 Java 程序之后，不管是 CS（Client + Server = 客户端 + 服务器） 还是 BS（Browser + Server = 浏览器 + 服务器） 应用，都是由若干个.class 文件组织而成的一个完整的 Java 应用程序，当程序在运行时，即会调用该程序的一个入口函数来调用系统的相关功能，而这些功能都被封装在不同 .class 文件当中，所以经常要从这个 .class 文件中调用另一个 .class 文件中的方法，如果另外一个文件不存在，则会引发系统异常。而程序在启动的时候，并不会一次性加载程序所要用的所有 .class 文件，而是根据程序的需要，通过 Java 的类加载机制（ClassLoader）来动态加载某个 .class 文件到内存当中的，从而只有 .class 文件被载入到了内存之后，才能被其它 .class 所引用。

总结：ClassLoader 是用来动态加载 .class 文件到内存当中的机制

Java 默认提供的三个 ClassLoader（了解）

• Bootstrap ClassLoader：称为启动类加载器，最顶层的加载类，主要加载核心类库，％JRE_HOME％\ lib下的rt.jar，resources.jar，charsets.jar和class等。另外需要注意的是可以通过启动jvm时指定-Xbootclasspath和路径来改变Bootstrap ClassLoader的加载目录。java -Xbootclasspath/a:path比如被指定的文件追加到默认的bootstrap路径中。我们可以打开我的电脑，在上面的目录下查看，看看这些罐子包是不是存在于这个目录。
• Extention ClassLoader：扩展的类加载器，加载目录％JRE_HOME％\ LIB \目录下分机的 jar 包和类文件还可以加载。-D java.ext.dirs 选项指定的目录。
• Appclass ClassLoader：称为系统类加载器，负责加载应用程序 classpath 目录下的所有 jar 和 class 文件。

ClassLoader 加载类的原理

1. 原理介绍

ClassLoader 使用的是双亲委托模式来搜索类的，每个 ClassLoader 实例都有一个父类加载器的引用（不是继承的关系，是一个包含的关系），虚拟机内置的类加载器（Bootstrap ClassLoader）本身没有父类加载器，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，它会试图亲自搜索某个类之前，先把这个任务委托给它的父类加载器，这个过程是由上至下依次检查的，首先由最顶层的类加载器Bootstrap ClassLoader试图加载，如果没加载到，则把任务转交给Extension ClassLoader试图加载，如果也没加载到，则转交给App ClassLoader 进行加载，如果它也没有加载得到的话，则返回给委托的发起者，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，则抛出ClassNotFoundException异常。否则将这个找到的类生成一个类的定义，并将它加载到内存当中，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？

因为这样可以避免重复加载，当父亲已经加载了该类的时候，就没有必要子ClassLoader再加载一次。考虑到安全因素，我们试想一下，如果不使用这种委托模式，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，这样会存在非常大的安全隐患，而双亲委托的方式，就可以避免这种情况，因为String已经在启动时就被引导类加载器（Bootstrcp ClassLoader）加载，所以用户自定义的ClassLoader永远也无法加载一个自己写的String，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，又是如何判定两个class是相同的呢？

JVM在判定两个class是否相同时，不仅要判断两个类名是否相同，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，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，如果被两个不同的ClassLoader实例所加载，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，javac编译之后生成字节码文件NetClassLoaderSimple.class，ClassLoaderA和ClassLoaderB这两个类加载器并读取了NetClassLoaderSimple.class文件，并分别定义出了java.lang.Class实例来表示这个类，对于JVM来说，它们是两个不同的实例对象，但它们确实是同一份字节码文件，如果试图将这个Class实例生成具体的对象进行转换时，就会抛运行时异常java.lang.ClassCaseException，提示这是两个不同的类型。

定义自已的ClassLoader

既然JVM已经提供了默认的类加载器，为什么还要定义自已的类加载器呢？

因为Java中提供的默认ClassLoader，只加载指定目录下的jar和class，如果我们想加载其它位置的类或jar时，比如：我要加载网络上的一个class文件，通过动态加载到内存之后，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，默认的ClassLoader就不能满足我们的需求了，所以需要定义自己的ClassLoader。

定义自已的类加载器分为两步：

1. 继承java.lang.ClassLoader
2. 重写父类的findClass方法

为什么偏偏只重写findClass方法？

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

参考文章

总结：

ClassLoader 是一个抽象类，我们用它的实例对象来装载类 ，它负责将 Java 字节码装载到 JVM 中 ， 并使其成为 JVM 一部分。