Class.forName和ClassLoader.loadClass
在上一节中讲到突破双亲委派模型的CurrentClassLoader和ContextClassLoader，接下来重点讲Class.forName和ClassLoader.loadClass ，众所周知它们都可以用来加载目标类，它们之间有一个小小的区别，那就是 Class.forName() 方法可以获取原生类型的 Class，而 ClassLoader.loadClass 则会报错。
Class x = Class.forName("[I");
System.out.println(x); //输出：class [I
x = ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("[I");
System.out.println(x);//输出：Exception in thread "main" java.lang.ClassNotFoundException: [Ibut no more than that？
Class.forName是根据给定的类型全名从CurrentClassLoader中加载指定的类型，CurrentClassLoader的加载过程是由JVM运行时来控制的，是无法通过Java编程来更改的。ClassLoader.loadClass 只是相当于一个简单的方法调用。
public final class Class implements java.io.Serializable, GenericDeclaration, Type, AnnotatedElement {
@CallerSensitive
public static Class forName(String className)
throws ClassNotFoundException {
Class caller = Reflection.getCallerClass();//获取到调用Class.forName方法所在的类
return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
}
/** Called after security check for system loader access checks have been made. */
private static native Class forName0(String name, boolean initialize,
ClassLoader loader,
Class caller)
throws ClassNotFoundException;
} 加载的逻辑在native方法forName0中定义，也就是forName进行的类加载行为已经脱离了Java代码的控制范围，进入到了Java运行时环境把控的阶段。
//Class.c
JNIEXPORT jclass JNICALL
Java_java_lang_Class_forName0(JNIEnv *env, jclass this, jstring classname, jboolean initialize, jobject loader)
{
// 用JVM_FindClassFromClassLoader这个函数来进行类型加载
cls = JVM_FindClassFromClassLoader(env, clname, initialize,
loader, JNI_FALSE);
done:
if (clname != buf) {
free(clname);
}
return cls;
}
//jvm.cpp
jclass find_class_from_class_loader(JNIEnv* env, Symbol* name, jboolean init, Handle loader, Handle protection_domain, jboolean throwError, TRAPS) {
// Security Note:
// The Java level wrapper will perform the necessary security check allowing
// us to pass the NULL as the initiating class loader.
klassOop klass = SystemDictionary::resolve_or_fail(name, loader, protection_domain, throwError != 0, CHECK_NULL);
// 略
}SystemDictionary，系统字典，这个数据结构是保存Java加载类型的数据结构。它是以类的全限定名再加上类加载器作为key，进而确定Class引用。
类型加载时，以ClassLoader和需要加载的类型全限定名作为参数在SystemDictionary中进行查询，如果能够查询到则返回。如果无法找到，则调用loader.loadClass(className)进行加载，这一步将进入到Java代码中。
对于loadClass而言，基本等同于loader.defineClass(loader.getResource(file).getBytes())，它做了两件事：
- 通过资源定位到类文件
- 将类文件的字节流数组传递给defineClass进行构造Class实例，defineClass将再一次派发给运行时Java进行执行。字节流数组经过ClassFileParser进行处理之后，生成了Class实例，在返回Class实例前，Java将name、loader和class的对应关系添加到SystemDictionary中，这样在后续其他类型的加载过程中，就能够快速找到这些类型，避免无谓的defineClass过程。
一个类加载的过程，在运行时Java（JVM）和java代码之间来回切换，有点复杂，经过简化后的Class.forName加载过程，红色的框代表是Java代码，或者说能够在rt.jar中找到的内容，绿色的框代表是JVM的实现代码，是由C和C++实现的，当由Java调用C的代码时，使用绿色的箭头，反之使用红色箭头。
关键的步骤：简化理解一下它所做的工作，我们将SystemDictionary记作缓存，Class.forName或者说Java默认的类型加载过程是：首先根据ClassLoader，我们称之为initialClassLoader和类名查找缓存，如果缓存有，则返回，如果缓存没有，则调用ClassLoader.loadClass(类名)。
| 步骤 | 说明 |
|---|---|
| 1 | 调用Class.forName(className)方法，该方法会调用native的JVM实现，调用前该方法会确定准备好需要加载的类名以及ClassLoader，将其传递给native方法 |
| 2 | 进入到JVM实现后，首先会在SystemDictionary中根据类名和ClassLoader组成hash，进行查询，如果能够命中，则返回 |
| 3 | 如果加载到则返回 |
| 4 | 如果在SystemDictionary中无法命中，将会调用Java代码：ClassLoader.loadClass(类名)，这一步将委派给Java代码，让传递的ClassLoader进行类型加载 |
| 5 | 以URLClassLoader为例，ClassLoader确定了类文件的字节流，但是该字节流如何按照规范生成Class对象，这个过程在Java代码中是没有体现的，其实也就是要求调用ClassLoader.defineClass(byte[])进行解析类型，该方法将会再次调用native方法，因为字节流对应Class对象的规范是定义在JVM实现中的 |
| 6 | 进入JVM实现，调用SystemDictionary的resolve_stream方法，接受byte[]，使用ClassFileParser进行解析 |
| 7 | SystemDictionary::define_instance_class |
| 8 | 如果类型被加载了，将类名、ClassLoader和类型的实例引用添加到SystemDictionary中 |
| 9 | 返回 |
| 10 | 返回 |
| 11 | 从Java实现返回到Java代码的defineClass，返回Class对象 |
| 12 | 返回给loadClass(Classname)方法 |
| 13 | 返回给Java实现的SystemDictionary，因为在resolve_class中调用的 |
| 14 | 返回给Class.forName类型实例 |
我们在分析了Class.forName之后，再看ClassLoader.loadClass()就会变得简单很多，而ClassLoader.loadClass()只是相当于一个简单的方法调用。
当调用ClassLoader.findLoadedClass(className)时，会在SystemDictionary中以className和ClassLoader为key，进行查询，如果命中，则返回类型实例。