揭秘ClassLoader

Java类加载器（classloader）的功能就是加载类的描述对象Class到内存中，可以加载本地的.class文件也可以加载网络上的数据，本质上做的事情就是由java字节码到java.lang.Class对象的过程。
类加载器一般情况下有三种：
第一种：Bootstrap ClassLoader。它 负责加载java基础类，主要是 %JRE_HOME/lib/ 目录下（或者通过参数-Xbootclasspath指定）的rt.jar、resources.jar、charsets.jar和class等。
第二种：Extension ClassLoader。 负责加载java扩展类，主要是 %JRE_HOME/lib/ext 目录下的jar和class（或者通过参数-Djava.ext.dirs指定）。
第三种：App ClassLoader（也叫System ClassLoader)。AppClassLoader会加载java环境变量CLASSPATH所指定的路径下的类库，而CLASSPATH所指定的路径可以通过System.getProperty("java.class.path")获取；当然，该变量也可以覆盖，可以使用参数-cp，例如：java -cp 路径 （可以指定要执行的class目录）。
对于App ClassLoader与Extension ClassLoader都是sun.misc.Launcher里的一个内部类，但是BootStrapClassLoader是一个由C++编写的类，涉及到虚拟机本地实现细节，开发者无法直接获取到启动类加载器的引用，所以不能直接通过引用进行操作。
首先我么看一下作为App ClassLoader与Extension ClassLoader基类是如何实例化的。

public Launcher() {
        Launcher.ExtClassLoader var1;
        try {
            var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
        } catch (IOException var10) {
            throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
        }

        try {
            this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
        } catch (IOException var9) {
            throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
        }

        Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);
        String var2 = System.getProperty("java.security.manager");
        if(var2 != null) {
            SecurityManager var3 = null;
            if(!"".equals(var2) && !"default".equals(var2)) {
                try {
                    var3 = (SecurityManager)this.loader.loadClass(var2).newInstance();
                } catch (IllegalAccessException var5) {
                    ;
                } catch (InstantiationException var6) {
                    ;
                } catch (ClassNotFoundException var7) {
                    ;
                } catch (ClassCastException var8) {
                    ;
                }
            } else {
                var3 = new SecurityManager();
            }

            if(var3 == null) {
                throw new InternalError("Could not create SecurityManager: " + var2);
            }

            System.setSecurityManager(var3);
        }

    }

我们来解释一下这个这个过程都做了什么

• Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader()获取ExtClassLoader,里面做的事情也就是初始化一个Launcher.ExtClassLoader的实例。new Launcher.ExtClassLoader(var0)其中这个var0就是ExtClassLoader要处理的路径中的文件。

2. Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1)，其中这个var1,就是上面提到的ExtClassLoader，这个方法所做的事情，就是根据传入的ExtClassLoader以及AppClassLoader要处理的路径中的File
3. 设置当前线程的classload为AppClassLoader。
4. 如果应用设置了系统参数--安全管理器，会调用System.setSecurityManager设置进去。

既然我们谈到了类加载器就不得不说他是如何加载的。

protected Class loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // First, check if the class has already been loaded
            Class c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    if (parent != null) {
                        //调用parent处理加载请求，递归了
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        //没有parent说明是bootstrap
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }

                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    long t1 = System.nanoTime();
                    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;
        }
    }

ClassLoader中的双亲委派机制：

• 当AppClassLoader加载一个class时，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给父类加载器ExtClassLoader去完成。

• 当ExtClassLoader加载一个class时，它首先也不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给BootStrapClassLoader去完成。

• 如果BootStrapClassLoader加载失败会使用ExtClassLoader来尝试加载；

• 若ExtClassLoader也加载失败，则会使用AppClassLoader来加载，如果AppClassLoader也加载失败，则会报出异常ClassNotFoundException。

双亲委派的好处：安全，因为ClassLoader加载的class文件来源很多，比如编译器编译生成的class、或者网络下载的字节码，而一些来源的class文件是不可靠的，比如说手动创建了一个java.lang.Integer 的类与jdk自带的相冲突，利用双亲委派的机制，逐级委托，最终会被bootstrapClassLoader所加载，加载的是jdk自带，不会加载自定义的，这样就保证了安全性。

参考文献：java安全沙箱（一）之ClassLoader双亲委派机制