ClassLoader知识

(1) ClassLoader 基本概念

与C或C++编写的程序不同，Java程序并不是一个可执行文件，而是由许多独立的类文件组成的，每一个文件对应一个Java类。此外，这些类文件并非 全部装入内存，而是根据程序需要逐渐载入:ClassLoader是JVM实现的一部分， ClassLoader 包括 bootstrap classloader (启动类加载器），ClassLoader 在 JVM 运 行的时候加载Java核心的API，以满足Java程序最基本的需求，其中就包括用 户定义的ClassLoader，这里所谓的用户定义，是指通过Java程序实现的两个 ClassLoader: —个是ExtClassLoader，它的作用是用来加载Java的扩展API, 也就是/lib/ext中的类；第二个是AppClassLoader，它是用来加载用户机器上 CLASSPATH设置目录中的Class的，通常在没有指定ClassLoader的情况下， 程序员自定义的类就由该ClassLoader进行加载：

(2) ClassLoader 加载流程

当运行一个程序的时候，JVM启动，运行bootstrap classloader，该 ClassLoader 加载 Java 核心 API ( ExtClassLoader 和 AppClassLoader 也在此时被 加载），然后调用ExtClassLoader加载4广展API,最后AppClassLoader加载 CLASSPATH目录下定义的Class,这就是一个程序最基本的加载流程。
下面来看一下ClassLoader中的一段代码：

protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
//首先检查该name指定的class是否有被加载 Class c = findLoadedClass(name);
If (c == null) { try {
if (parent != null) {
//女口果parent不为null，则调用parent的loadClass进行力口载 c = parent.loadClass(name, false);
} else {
//parent 为 null，贝!j调用 BootstrapClassLoader 进行力口载 c = findBootstrapClassO(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
//如果仍然无法加载成功，则调用自身的f indClass进行加载 c = findClass(name);
}
}
if (resolve) { resolveClass(c);
return

从上面一段代码中可以看出，一个类加载的过程使用了一种父类委托模式。 为什么要使用这种父类委托模式呢？

第1个原因就是这样可以避免重复加载，当父类已经加载了该类的时候， 就没有必要子ClassLoader再加载一次：

第2个原因就是考虑到安全因素，如果不使用这种委托模式，那么可以随 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，而父类委托的方式就可以避免这种情况，因为String已经在 启动时被加载，所以，用户自定义类是无法加载一个自定义的ClassLoader。

(3) —些重要的方法

1 ) loadClass 方法。

ClassLoader.loadClass()是 ClassLoader 的入口点。该方法的定义如下：

Class loadClass( String name, boolean resolve );

name是指JVM需要的类的名称，如Foo或java.lang.Object resolve参数告诉 方法是否需要解析类在准备执行类之前，应考虑类解析。注意：并不总是需要解 析，如果JVM只需要知道该类是否存在或找出该类的超类，那么就不需要解析。

2. defineClass 方法

defineClass方法接受由原始字节组成的数组，并把它转换成Class对象3 原始数组包含如从文件系统或网络装入的数据defineClass管理JVM的许多 复杂的实现层面——它把字节码分析成运行时数据结构、校验有效性等。因为 defineClass方法被标记成final的，所以也不能覆盖它

3. findSystemClass 方法

fmdSystemClass方法从本地文件系统装入文件；> 它在本地文件系统中寻找 类文件，如果存在，就使用defineClass将原始字节转换成Class对象，以将该文 件转换成类。当运行Java应用程序时，这是JVM正常装入类的默认机制。对于 定制的ClassLoader，只有在尝试其他方法装入类之后，再使用findSystemClass。 这是因为ClassLoader是负责执行装入类的相关步骤，不负责所有类的所有信息。 例如，即使ClassLoader从远程的Web站点装入了某些类，仍然需要在本地机器
上装入大量的基本Java库。而这些类库不是我们所关心的，所以要JVM以默认 方式从本地文件系统装入它们，这就是findSystemClass的用途,

4. resolveClass 方法。 _

正如前面所提到的，可以不完全地（不带解析）装入类，也可以完全地（带 解析）装入类。当编写我们自己的loadClass时，可以调用resolveClass,这取 决于loadClass的resolve参数的值。

5. findLoadedClass 方法

findLoadedClass充当一个缓存：当请求loadClass装入类时，它调用该方 法来查看ClassLoader是否已装入这个类，这样可以避免重新装入已存在类所造 成的麻烦。

6. findClass 方法。

loadClass默认实现调用这个新方法findClass的用途包含ClassLoader的所 有特殊代码，而无须复制其他代码（例如，当专门的方法失败时，调用系统 ClassLoader )〇
目的是从本地文件系统使用实现的类装载器装载一个类。为了创建自己的 类装载器，应该妒展ClassLoader类，这是一个抽象类。可以创建一个 FileClassLoaderextends ClassLoader,然后覆盖 ClassLoader 中的 findClass(String name)方法，这个方法通过类的名字得到一个Class对象。

public Class findClass(String name)
{
byte [] data = loadClassData(name);
return defineClass(name, data, 0 , data.length);

7)getSystemClassLoader 方法。

如果覆盖 findClass 或 loadClass，getSystemClassLoader 能以实际的 ClassLoader 对象来访问系统ClassLoader (而不是固定地从findSystemClass调用它）。为了将 类请求委托给父类ClassLoader，这个新方法允许ClassLoader获取它的父类Class Loader ,当使用特殊方法，定制的ClassLoader不能找到类时，可以使用这种方法。
父类ClassLoader被定义成创建该ClassLoader所包含代码的对象的 ClassLoader

8. forName 方法。

Class类中有一个静态方法forName，这个方法和ClassLoader中的loadClass方法 的目的一样，都是用来加载class的，但是两者在作用上却有所区別。

Class clazz = Class. forName ("something'*);

或者

ClassLoadercl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
Class clazz = cl.loadClass("something");
Class.forName()调用 Class.forName(name，initialize, loader);也就是 Class. forName("something");等同于 Class.forName ("something"，true, CALLCLASS. class.getClassLoader〇)；

第二个参数“tme”是用于设置加载类的时候是否连接该类，true就连接， 否则就不连接关于连接，在此解释一下，在JVM加载类的时候，需要经过三 个步骤：装载、连接、初始化装栽就是找到相应的class文件，读入JVM;初 始化就是class文件初始化。这里详述一下连接，连接分三步。

第一步是验证class是否符合规格3

第二步是准备，就是为类变量分配内存的同时设置默认初始值。

第三步就是解释，而这步是可选的，根据上面loadClass方法的第二个参数 来判定是否需要解释，这里的解释是指根据类中的符号引用查找相应的实体， 再把符号引用替换成一个直接引用的过程

在Java API文档中，loadClass方法的定义是protected，也就是说，该方法 是被保护的，而用户使用的方法是一个参数，一个参数的loadClass方法实际上 就是调用了两个参数，第二个参数默认为false。因此，在这里可以看出通过 loadClass加载类实际上就是加载的时候并不对该类进行解释，因此不会初始化 该类，而Class类的forName方法则相反，使用forName加载的时候就会将Class 进行解释和初始化。