众所周知，一个.java文件中所写的代码，需要经由编译器(Javac)进行编译，获得.class二进制字节码文件。而后在运行期间，JVM将使用到的类从.class文件中加载到内存成为java.lang.Class类的一个实例，就可以被JVM进行使用了。
对我这样的小白来说，仅凭大学时候学的编译原理还不足以说清其中奥秘。今天想说的是关于类的加载过程，不同（何谓不同？）的类是通过何种方式进行加载的。
0. 不同的类
先抛出一个问题，何谓不同的类？分类方式有多种，既然说加载，就从加载的角度区分。
第一类：Java基础类库(rt.jar)
在$JAVA_HOME/jre/lib目录下存放着rt.jar包，如果用压缩软件打开便能看到其中保存着许多java语言的基础类。
第二类：Java扩展类库(ext库)
在$JAVA_HOME/jre/lib/ext目录下 ，可以看到有很多jar包，他们是作为Java的扩展类库存放起来的。
第三类：自建类
自建类，即是我们在编辑器中自己写的.java文件对应的类。
第四类：其他类
这个类型和上面就有一些不一样了，我们暂时将非上述三种类作为其他类。可能是存放在一个本地目录中jar包内部的类，也可能是存放在一个远端服务器中的类，等等。
以上便是从类加载的角度，先对类进行了一定的区分。
1. 不同的类加载器(ClassLoader)
一个Java类需要通过类加载器进行加载动作后，才能被后续的代码使用。
其实根据上面对类的分类，大家应该能猜到类加载器也会是四种：
引导加载器Bootstrap ClassLoader
扩展加载器Extension Class Loader
系统应用加载器APP Class Loader
自定义加载器Custom Class Loader
引导加载器Bootstrap ClassLoader
什么是Bootstrap?
Tall boots may have a tab, loop or handle at the top known as a bootstrap, allowing one to use fingers or a boot hook tool to help pulling the boots on.
--- From Wikipedia
我在很多地方见过这个单词，字面意思就是“靴靽”、“拔靴带”。下图中靴子上面的有黄色字样的小带子即是bootstrap。
那在计算机领域Bootstrap到底意味着什么呢？
In general, bootstrapping usually refers to a self-starting process that is supposed to proceed without external input. In computer technology the term usually refers to the process of loading the basic software into the memory of a computer after power-on or general reset, especially the operating system which will then take care of loading other software as needed.
--- From Wikipedia
说白了就是世界的拓荒者，混沌初开的始祖元神。那么这种类加载器必然是需要加载Java基础类库中的类了。
BootstrapClassLoader是用C/C++语言编写的，JVM会通过特殊方式对其先进行加载，而后通过该加载器进行其他基础类的加载。它也可用于加载-Xbootclasspath参数指定的路径中的类。
扩展加载器
由BootstrapClassLoader唤起来加载Java扩展类库中的类。还可以加载-D java.ext.dirs选项指定的目录。
系统应用加载器
加载当前项目中$CLASSPATH目录下的类
自定义加载器
用户可以对ClassLoader进行extends，而后实现自己定制的ClassLoader。
2. 类加载器的关系-双亲委派模型
先上一张老图(from http://blog.csdn.net/gjanyanlig/article/details/6818655/)：
按照上图的顺序，一层层地进行父亲(parent)的设置，即Custom ClassLoader的parent是App ClassLoader,以此类推。
注意：此处其实是进行儿子类中的变量(parent)的设置，而不是类的继承关系。所以只能称其为“父亲类”和“儿子类”，而不能称为“父类”和“子类”。
而上面的图其实表达的就是ClassLoader在进行类加载时的源码:
protected Class loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// 先检查该类是否已经被加载
// 此方法的实现已附在后面
Class c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {
// 调用父亲的loadClass方法
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
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
PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
protected final Class findLoadedClass(String name) {
if (!checkName(name))
return null;
return findLoadedClass0(name);
}
private final native Class findLoadedClass0(String name);
可以发现这段代码的要点为：
- 由子至父进行查找当前类是否已经被加载，即递归调用父亲的loadClass方法。
- 当某个类加载器中已找到对应类，则停止进行find。
- 如果一直未找到对应类，递归调用会直到某个加载器类的parent为null停止，这也表示Bootstrap ClassLoader的parent其实是为null的。
- 由于是递归调用，所以当一直为找到对应类时，首先尝试进行类加载的是Bootstrap，调用的主要方法即是findClass函数。
- 如果父亲类没有完成加载的话，才会一层层让儿子类去尝试加载，即自父至子的尝试加载类。
关于Java类加载的机制其实有很多灵活的利用方式，可以参见文章http://blog.csdn.net/briblue/article/details/54973413 ，我这里便不再进行车轮的重造。
关于Java 9
另外想提一点的是Java 9的问世，对以上知识点进行了一些改动：
将ClassLoader分为三个级别：
- Bootstrap Loader具有最高优先级和权限，主要是核心的系统类；
- Platform Loader用于扩展的一些系统类，例如SQL,XML等；
- Application Loader主要用于应用程序的Loader。
在这三个级别的Loader下面有一个统一Module 管理，用于控制和管理模块间的依赖关系，可读性，可访问性等。可以查看BuildinClassLoader进行深入的学习。另外推荐一篇的文章：http://www.jianshu.com/p/b133abd54d27， 叙述了很多Java 9的新特性，值得关注。
现阶段我也在一点点地学习当中，把所学写下来，这一过程也让我对很多细节有了更深刻的认识。继续努力，坚持下去！