类的加载机制详解

类的加载机制

加载：类加载过程的一个阶段：通过一个类的完全限定查找此类字节码文件，并利
用字节码文件创建一个Class对象
验证：目的在于确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求，不会危害
虚拟机自身安全。主要包括四种验证，文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号
引用验证。
准备：为类变量(即static修饰的字段变量)分配内存并且设置该类变量的初始值即
0(如static int i=5;这里只将i初始化为0，至于5的值将在初始化时赋值)，这里不包含用
final修饰的static，因为final在编译的时候就会分配了，注意这里不会为实例变量分配
初始化，类变量会分配在方法区中，而实例变量是会随着对象一起分配到Java堆中。
解析：主要将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用就是一组符号
来描述目标，可以是任何字面量，而直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或
一个间接定位到目标的句柄。有类或接口的解析，字段解析，类方法解析，接口方法解
析(这里涉及到字节码变量的引用，如需更详细了解，可参考《深入Java虚拟机》)。
初始化：类加载最后阶段，若该类具有超类，则对其进行初始化，执行静态初始化
器和静态初始化成员变量(如前面只初始化了默认值的static变量将会在这个阶段赋值，
成员变量也将被初始化)。

类加载器

在虚拟机提供了3种类加载器，引导（Bootstrap）类加载器、扩展（Extension）类加载
器、系统（System）类加载器（也称应用类加载器），下面分别介绍
启动（Bootstrap）类加载器
类加载器也是Java类，因为Java类的类加载器本身也是要被类加载器加载的，显然必须有第一个类加载器不是Java类，这个正是BootStrap,使用C/C++代码写的，已经封装到JVM内核中了，是虚拟
机自身的一部分，它负责将 /lib路径下的核心类库或-Xbootclasspath参数
指定的路径下的jar包加载到内存中，注意必由于虚拟机是按照文件名识别加载jar包的，如
rt.jar，如果文件名不被虚拟机识别，即使把jar包丢到lib目录下也是没有作用的(出于安全考
虑，Bootstrap启动类加载器只加载包名为java、javax、sun等开头的类)。
扩展（Extension）类加载器
扩展类加载器是指Sun公司(已被Oracle收购)实现的sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
类，由Java语言实现的，它负责加载/lib/ext目录下或者由系统变量-
Djava.ext.dir指定位路径中的类库，开发者可以直接使用标准扩展类加载器。它用来加载
Java 的扩展库。Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找
并加载 Java 类。也就是加载我们项目内引用的spring jdbc等包下的类
系统（System）类加载器
也称应用程序加载器是指 Sun公司实现的sun.misc.Launcher$AppClassLoader。它负责
加载系统类路径java -classpath或-D java.class.path 指定路径下的类库，也就是我们经常
用到的classpath路径，开发者可以直接使用系统类加载器，一般情况下该类加载是程序中默
认的类加载器，通过ClassLoader#getSystemClassLoader()方法可以获取到该类加载器。
　 在Java的日常应用程序开发中，类的加载几乎是由上述3种类加载器相互配合执行的，在
必要时，我们还可以自定义类加载器，需要注意的是，Java虚拟机对class文件采用的是按
需加载的方式，也就是说当需要使用该类时才会将它的class文件加载到内存生成class对
象，而且加载某个类的class文件时，Java虚拟机采用的是双亲委派模式即把请求交由父类
处理，它一种任务委派模式，下面我们进一步了解它。

双亲委派模式

双亲委派模式是在Java 1.2后引入的，其工作原理的是，如果一个类加载器收到了类加载
请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行，如果父类加载
器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载
器，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任
务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式，即每个儿子都很懒，每次有活就
丢给父亲去干，直到父亲说这件事我也干不了时，儿子自己想办法去完成。
双亲委派模式优势
采用双亲委派模式的是好处是Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次
关系，通过这种层级关可以避免类的重复加载，当父亲已经加载了该类时，就没有必要子
ClassLoader再加载一次。其次是考虑到安全因素，java核心api中定义类型不会被随意替
换，假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类，通过双亲委托模式传递到启动类加
载器，而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新
加载网络传递的过来的java.lang.Integer，而直接返回已加载过的Integer.class，这样便可以
防止核心API库被随意篡改。可能你会想，如果我们在classpath路径下自定义一个名为
java.lang.SingleInterge类(该类是胡编的)呢？该类并不存在java.lang中，经过双亲委托模
式，传递到启动类加载器中，由于父类加载器路径下并没有该类，所以不会加载，将反向委
托给子类加载器加载，最终会通过系统类加载器加载该类。但是这样做是不允许，因为
java.lang是核心API包，需要访问权限。

自定义类加载器

若要实现自定义类加载器，只需要继承java.lang.ClassLoader 类，并且重写其findClass()
方法即可。java.lang.ClassLoader 类的基本职责就是根据一个指定的类的名称，找到或者生
成其对应的字节代码，然后从这些字节代码中定义出一个 Java 类，即 java.lang.Class 类的
一个实例。除此之外，ClassLoader 还负责加载 Java 应用所需的资源，如图像文件和配置
文件等，ClassLoader 中与加载类相关的方法如下：
方法 说明
getParent() 返回该类加载器的父类加载器。
loadClass(String name) 加载名称为 二进制名称为name 的类，返回的结果是
java.lang.Class 类的实例。
findClass(String name) 查找名称为 name 的类，返回的结果是 java.lang.Class 类的实例。
findLoadedClass(String name) 查找名称为 name 的已经被加载过的类，返回的结果是
java.lang.Class 类的实例。
resolveClass(Class c) 链接指定的 Java 类。使用该方法可以使用类的Class对象创建完
成也同时被解析。

类加载器间的关系(并非指继承关系)

• 启动类加载器，由C++实现，没有父类。

• 拓展类加载器(ExtClassLoader)，由Java语言实现，父类加载器为null

• 系统类加载器(AppClassLoader)，由Java语言实现，父类加载器为ExtClassLoader

• 自定义类加载器，父类加载器肯定为AppClassLoader。