分析ClassLoader基本原理

类加载

Java类通过编译生成对应.class文件，JVM根据实际情况把当前需要的类从.class动态加载到内存创建实例，ClassLoader就负责完成这个加载任务。有了ClassLoader，Java运行时系统不需要知道文件与文件系统的设置。

正是因为Java类必须由某个类加载器装入到内存，我们也可以在运行时才指定需要的类文件。

Java中的三个默认类加载器

除了Bootstrap ClassLoader，每个类装载器都有一个父装载器（parent class loader），且ExtClassLoader和AppClassLoader均继承ClassLoader类。

• 引导（Bootstrap）类加载器。由原生代码（如C语言）编写，不继承自java.lang.ClassLoader。负责加载存储在/jre/lib目录中的核心Java库。

• 扩展（Extensions）类加载器。用来在/jre/lib/ext或java.ext.dirs指明的目录中加载 Java扩展库，Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。该类由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现。

• 应用（Application）类加载器。根据 Java应用程序的类路径（java.class.path或CLASSPATH环境变量）来加载 Java 类。一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的，可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取。该类由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现。

classloader

通过Bootstrap ClassLoader加载的库

URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for (URL url : urls) {
    System.out.println(url.toExternalForm());
}

结果

file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_101.jdk/Contents/Home/jre/lib/resources.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_101.jdk/Contents/Home/jre/lib/rt.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_101.jdk/Contents/Home/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_101.jdk/Contents/Home/jre/lib/jsse.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_101.jdk/Contents/Home/jre/lib/jce.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_101.jdk/Contents/Home/jre/lib/charsets.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_101.jdk/Contents/Home/jre/lib/jfr.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_101.jdk/Contents/Home/jre/classes

ClassLoader类加载

ClassLoader通过双亲委托的方式来搜索类，而双亲委托是一种委派思想。

当一个ClassLoader需要加载类的时候，这个ClassLoader会委托其父加载器去完成：首先Bootstrap ClassLoader加载器尝试加载该类。失败则把工作交给ExtClassLoader。ExtClassLoader失败就把工作交给AppClassLoader。

如果三个默认类加载器都加载失败，工作只能还给发起工作的ClassLoader，由这个加载器自行选择加载类的文件系统或URL。如果所有加载器都无法加载这个类的话，JVM就抛出ClassNotFoundException异常。

如果按照这个加载步骤成功，类加载器会把这个类载入内存，初始化并返回实例。

双亲委托

使用双亲委托是为了两个目的：运行安全和避免重复加载。

后者容易理解，类已经被父加载器加载的话，子加载器没有必要再次重复加载；对于前者，有些系统级的类涉及到整个JVM的运行安全，仅能通过Bootstrap ClassLoader加载。如果不使用双亲委托，使用自定义的类来动态替代Java核心定义类型，后续系统将完全处于危险和混乱之中。

ClassLoader层次结构

先编写类加载的代码，其中Man是一个自行定义的普通类

final String dir = "file:/Users/phantomVK/repositories/intelliJ/cl/src";
URLClassLoader loader = new URLClassLoader(new URL[]{new URL(dir)});
Class clazz = loader.loadClass("com.phantomvk.Man");
ClassLoader classLoader = clazz.getClassLoader();
while (classLoader != null) {
    System.out.println(classLoader);
    classLoader = classLoader.getParent();
}
System.out.println(classLoader);

加载Man的类加载器显示结果

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@4b67cf4d
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@61bbe9ba
null

加载层次：

• Man类的类加载器是AppClassLoader
• AppClassLoader的类加载器是ExtClassLoader
• ExtClassLoader的类加载器是BootstrapLoader。

BootstrapLoader由C++语言实现而不是Java，不运行在JVM管理的内存区中。所以ExtClassLoader的类加载器没法显示BootstrapLoader的引用地址，只能显示null。

自定义ClassLoader

自定义ClassLoader比较简单

• 只需要继承ClassLoader父类
• 仅重写Class findClass(String name)方法，指定然后返回这个类
• 剩余的加载过程由父类完成，无需手动处理。