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一、类加载器
还记得类加载机制吗？类加载机制的各阶段是加载、连接（验证、准备、解析）、初始化、使用、卸载。可参考上篇文章：JVM学习（一）：Java类的加载机制 里有详细说明。
1. 什么是类加载器？
把类加载阶段中的"通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流"这个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块称为“类加载器”。
2. 类与类加载器
类加载器虽然只用于实现类的加载动作，但它在Java程序中祈祷的作用却远远不限于类加载阶段。
对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立啊Java虚拟机中的唯一性。每一个类加载器都拥有一个独立的类名称空间。
比较两个类是否“相等“，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才由意义；否则，即使两个类来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载他们的类加载器不同，那么这两个类就必定不相等。
（这里指的“相等”，包括代表类的Class对象的equals()方法、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法的返回结果，也包括关键字instanceof做对象所属关系判定情况。）
- 代码演示：
public class ClassLoaderTest { public static void main(String[] args) throws Exception { ClassLoader loader = new ClassLoader() { @Override public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException { try { String fileName = name.lastIndexOf("." + 1) + ".class"; InputStream inputStream = this.getClass().getResourceAsStream(fileName); if (inputStream == null) { return super.loadClass(name); } byte[] bytes = new byte[inputStream.available()]; inputStream.read(bytes); return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); throw new ClassNotFoundException(name); } } }; Object obj = loader.loadClass("com.jx.Test1").newInstance(); System.out.println(obj.getClass()); // 打印类名称 System.out.println(obj instanceof com.jx.Test1); // 打印 比较obj对象是否是com.jx.Test1类 } } - 运行结果：
class com.jx.Test1 false
从示例代码Object obj = loader.loadClass("com.jx.Test1").newInstance(); System.out.println(obj.getClass());打印结果是com.jx.Test1，说明通过自定义的类加载器 加载并实例的对象确实是Tes1的类；
但代码System.out.println(obj instanceof com.jx.Test1);运行输出的结果是false，这是因为在JVM虚拟机中存在另外一个类加载器加载了。
虽然都是来自同一个Class文件，但因为是两个独立的类加载器加载出来的类，在做对象所属类型检测时结果是false。
二、类加载器分类
类加载器
-
类加载器可以分为：
- 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)
- 扩展类加载器(Extension ClassLoader)
- 应用程序类加载器(Application ClassLoader)
- 自定义类加载器(USer ClassLoader)
-
他们的关系是：
自定义类加载器的父类是应用程序类加载器；
应用程序类加载器的父类是扩展类加载器；
启动类加载器严格意义上不是扩展类加载器的父类，抽象维度可以理解为父类。
1. 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)
启动类加载器(Bootstrap ClassLoader) 是最顶层的类加载器，主要加载核心类库。
- 加载路径
\jdk\jre\lib下的rt.jar、resource.jar、charsets.jar和class等。 - 启动类架子啊其是无法被Java程序直接引用的。
Bootstrap ClassLoader不继承自ClassLoader，因为它不是一个普通的Java类，底层是由C++编写嵌入到JVM内核中；
当JVM启动后 Bootstrap ClassLoader也随着启动，赋值加载完核心类库后，并构造Extension ClassLoader和Application ClassLoader。
如图：
启动类加载器加载路径
另外，可以通过启动JVM时指定-Xbootclasspath路径来改变Bootstrap ClassLoader的加载目录。
2. 扩展类加载器(Extension ClassLoader)
扩展类加载器(Extension ClassLoader)：这个类加载器由sun.misc.Luancher&ExtClassLoader实现。
- 负责加载
\jre\lib\ext目录下的jar包和class文件. - 或者由
java.ext.dirs系统变量指定路径中的所有类库（如javax.开头的类），开发者可以直接使用扩展类加载器。
如图：
扩展类加载器加载路径
3. 应用程序类加载器(Application ClassLoader)
应用程序类加载器(Application ClassLoader)：是由sun.misc.Launcher&ApplicationClassLoaer实现。
- Application ClassLoader是负责加载
用户类路径上所指定的类库，开发者可以直接使用这个类加载器，如果应用程序没有自定义过自己的类加载器，一般情况下就是程序默认的类加载器。
4. 自定义类加载器(User ClassLoader)
**自定义类加载器(User ClassLoader)
**：一般是继承ClassLoader，重写findClass方法。
因为JVM自带的ClassLoader只会从本地文件系统加载标准的Java class文件，因此编写自定义类加载器可以做到：
- 在执行非自信代码之前，自动验证数字签名。
- 动态地创建符合用户特定需要的定制化构建类。
- 从特定的场所取得Java class，例如数据库和网络中。
5. 类加载器体系结构（双亲委派模型）
类加载器体系结构
关于类加载器的加载过程：
-
- 称为缓存查找环节。第一步是先检查类加载器中是否已经缓存加载了对应的类。 其中又分为：
- ① 若存在自定义类加载器，则先检查自身缓存中是否存在；如果存在则取到。
- ② 如果自定义缓存不存在，委托父类查找，也就是应用程序类加载器。
应用程序类加载器同样也先检查缓存中是否存在，如果存在则取到。 - ③ 如果应用缓存不存在，则委托它的父类，既是扩展类加载器。
扩展类加载器同样也会先检查缓存中是否存在，如果存在则取到。 - ④ 如果扩展类加载器缓存也不存在，则调用启动类加载器查找。
启动类加载器也是先检查是否已经加载，如果加载，则取到。如果未加载，则进入加载环节。
-
- 加载环节。第二步，在所有类加载器通过缓存都找不到时，则进入类加载环节。类加载环节可分为：
- ① 启动类加载器。启动类加载器在缓存找不到后，会根据它的路径范围
jre\lib\rt.jar查找加载对应类。如果成功加载，则返回；如果不成功，则进入②。 - ② 扩展类加载器。扩展类加载器在收到启动类加载器未成功的情况下，会根据它的路径访问
jre\lib\ext\*.jar查找加载对应类。如果成功加载，则返回；如果不成功，则进入③。 - ③ 应用程序类加载器。应用程序类加载器收到扩展类加载器不成功的情况下，会根据它的路劲访问
ClassPath查找加载对应的类。如果成功加载，则返回；如果不成功，则进入④。 - ④ 自定义类加载器。如果应用程序类加载器在收到应用程序类加载器不成功的情况下，会根据它自定义的路径访问查找加载对应的类。如果成功加载，则返回；如果不从，则抛出ClassNotFoundExcepiton异常。
上面的流程又可以称为是双亲委派模型。
双亲委派模型
双亲委派模型流程
双亲委派模型加载流程
6. 类的加载方式
类的加载方式有三种：
-
命令行启动应用的时候由JVM初始化加载。
用一张图即可说明。请见下图：
main方法JVM配置
-
-
- 通过
Class.forName()方法动态加载。
- ① 我们先看测试示例代码：
public class TestClassLoader { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { Class.forName("com.jx.Test1");//直接通过Class.forName()来加载类 } }- ② 接着跟进去查看Class.for()方法的实现。
public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException { Class<?> caller = Reflection.getCallerClass(); return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller); // 这里会调用ClassLoader.getClassLoader()方法获得该类的类加载器对象 }- ③ 再跟进forName0()方法，是一个native方法。
private static native Class<?> forName0(String name, boolean initialize, ClassLoader loader, Class<?> caller) throws ClassNotFoundException;- ④ 上面的native forName0()方法会调用类加载器的
ClassLoader.loadclass()方法。
Class.forName()方法调用栈
通过上面调用栈会发现
Class.forName()方法本质上最后会调用ClassLoader.loadClass()方法。 - 通过
-
- 通过
ClassLoader.loadClass()方法动态加载。
直接上ClassLoader.loadClass()方法代码，代码的注释已经说明了很清楚了。
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException { return loadClass(name, false); } protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) //resolve字段表示是否进行【连接】阶段处理 throws ClassNotFoundException { synchronized (getClassLoadingLock(name)) { // First, check if the class has already been loaded // 首先，判断该类是否已经加载过了。 Class<?> c = findLoadedClass(name); if (c == null) { long t0 = System.nanoTime(); try { if (parent != null) { //如果父类存在 // 如果未加载过，则委派给父类进行加载。 c = parent.loadClass(name, false); } else { // 如果父类不存在，则交给BootstrapClassLoader来加载。 什么时候父类不存在呢？其实就是ExtClassLoader不存在父类的情况。 c = findBootstrapClassOrNull(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { // ClassNotFoundException thrown if class not found // from the non-null parent class loader // 如果父类通过缓存+加载都无法找到，并抛出ClassNotFoundException异常时，则捕获异常但不处理。 } if (c == null) { // If still not found, then invoke findClass in order // to find the class. long t1 = System.nanoTime(); // 如果委托的父类们都无法找到该类，则本加载器自己亲自动手去查找。 c = findClass(name); // this is the defining class loader; record the stats sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0); sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1); sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment(); } } if (resolve) { resolveClass(c); } return c; } }代码中有几个关键调用需要注意：
- ①
Class<?> c = findLoadedClass(name)通过缓存查找判断是否存在该类。
进一步查看该方法实现，又调用了native findLoadedClass0方法。protected final Class<?> findLoadedClass(String name) { if (!checkName(name)) return null; return findLoadedClass0(name); } private native final Class<?> findLoadedClass0(String name); - ② 当parent != null时，
c = parent.loadClass(name, false);。如果父类不为空，则委派给父类的loadClass()方法执行。
当 parent == null是，c = findBootstrapClassOrNull(name);父类如果为空时，则委派给BootstrapClassLoader来查找。
这里就是双亲委派模型出现了。 - ③ 当在经过父类们缓存查找和加载后，仍然未找到该类，则本加载器会亲自进行查找
c = findClass(name);。这个方法很关键。
通常情况下，我们自定义的用户类加载器通过继承ClassLoader抽象类后，重写protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { throw new ClassNotFoundException(name); }findClass()方法是比较的靠谱的。
到这里已经把双亲委派模型讲解了，还顺带讲解了自定义类加载器。
- 通过
三、ClassLoader代码解读-双亲委派模型
通过上面的《通过ClassLoader.loadClass()方法动态加载》已经将双亲委派模型已经详细讲解了。
部分补充请查看：
JVM学习（二）续1-ClassLoader代码解读-双亲委派模型
四、自定义类加载器详解
请参考另外一篇文章中有详细讲解。
JVM学习（二）续2-自定义类加载器详解
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