ClassLoader工作机制

1，ClassLoader：ClassLoader的加载机制和加载类的过程

• ClassLoader除了能将 Class 加载到JVM中之外，还有一个重要的作用就是审查每个类应该由谁加载，它是一种父优先的等级加载机制，还有一个任务就是将Class 字节码重新解析成 JVM 统一要求的对象格式。

• 如果只想在运行时能够加载自己指定的一个类，可以用 this.getClass().getClassLoader().loadClass(“class”)，调用 ClassLoader 的 loadClass 方法获取这个类的 Class 对象，这个 loadClass 方法还有重载方法，你同样可以决定在什么时候解析这个类。

• ClassLoader是一个抽象类，它还有很多子类，我们如果要实现自己的 ClassLoader ， 一般都会继承 URLClassLoader 这个子类，因为这个类实现了大部分的工作。

2，ClassLoader 的等级加载机制：三层 ClassLoader

• Bootstrap ClassLoader： 这个 ClassLoader 主要加载 JVM 自身工作需要的类，完全由 JVM 自己控制，它仅仅是一个类的加载工具而已，没有父加载器，也没有子加载器。

• ExtClassLoader： 扩展类加载器

• AppClassLoader： 它的父类是 ExtClassLoader ，这个目录就是我们经常 使用到的 classpath。

  • 如果我们要实现自己的类加载器，不管是继承加载类 ClassLoader ， 还是继承 URLClassLoader 类，或者其他子类，父加载器都是 AppClassLoader，因为不管调用哪个父类构造器，创建的对象都必须最终调用 getSystemClassLoader() 作为父加载器，而调用 getSystemClassLoader() 获取到的正是 AppClassLoader。

• JVM 加载 class 文件的两种方式：

  • 隐式加载： 不通过在代码里调用 ClassLoader 来加载需要的类，而是通过 JVM 来自动加载需要的类到内存的方式。如： 当我们在类中继承或者引用某个类时， JVM 在解析当前这个类时发现引用的类不在内存中，那么就会自动将这些类加载到内存中。

  • 显式加载：在代码中通过调用 ClassLoader 类来加载一个类的方式，如： 调用 this.getClass().getClassLoader().loadClass() 或者 Class.forName()，或者我们自己实现的 ClassLoader 的findClass() 方法等。

• 加载、验证、准备、解析、初始化

  • 加载字节码到内存
  • 字节码验证，以确保格式正确，行为正确。
  • 类准备：准备代表 每个类中定义的字段、方法、实现接口所必须的数据结构
  • 解析，类装入器装入类所引用的其他所有类。
  • 初始化Class对象：在类中包含的静态初始化器都被执行，在这一阶段末尾静态字段被初始化为默认值。

• 常见加载类错误

  • ClassNotFoundException

    • 这个异常通常发生在显式加载类的时候，
    • 显式加载一个类通常由如下方式：
      
      • 通过类 Class 中的 forName()方法
      • 通过类 ClassLoader 中的 loadClass()方法
      • 通过类 ClassLoader 中的 findSystemClass() 方法
    • 出现这类错误，就是当 JVM 要加载指定文件的字节码到内存时，并没有找到这个文件对应的字节码，即这个文件并不存在。解决的办法：检查在当前 classpath 目录下有没有指定的文件存在，通过如下命令获取当前的 classpath 路径： this.getClass().getClassLoader().getResource(“”).toString()

  • NoClassDefFoundError

    • 因为在命令行中没有加类的包名

  • unsatisfiedLinkError

    • 可能是将 JVM 中的某个 lib 删除了。

  • ClassCastException

    • 强制类型转换时出现这个错误：先通过 instanceof 检查是不是目标类型，然后再进行强制类型转换。

3，实现自己的 ClassLoader

• 一种方式是 extends ClassLoader
• 另一种常见的方式是继承URLClassLoader类：将制定的目录转化成 URL 路径，然后作为参数创建 URLPathClassLoader 对象，那么这个 ClassLoader 在加载时就在 URL 指定的目录下查找指定的类文件。