认识类加载器

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类加载器
在加载阶段：通过一个类的全限定名来获取其定义的二进制字节流这一步会在虚拟机外部实现，以便让应用程序自己选择所需要的类，实现这个动作的代码模块就成为：“类加载器”。

类加载器虽然只用于实现类的加载动作，但还有一些其他的作用。
每个类加载器都拥有一个独立的类名称空间，因此如果要比较两个类是否相等，必须要保证这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才能进行确定，否则即便是同一个Class文件的两个类，被同一个虚拟机加载，但是加载它们的类加载器不同，那么这两个类也是不同的。

从Java虚拟机的角度来讲，只有两种不同的类加载器：
①启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），这个类加载器是由C语言编写的，是属于虚拟机的一部分；
②所有其他的类加载器，这些类加载器都属于Java语言编写的，独立于虚拟机外部，并且全部继承抽象类Java.lang.ClassLoader

从Java角度来看，类加载器还可以划分的细致一点
①启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责加载存放在\lib目录中，或被 -Xbootclasspath参数指定的路径中的，并且能被虚拟机识别的类库（如rt.jar，所有的java.开头的类均被 BootstrapClassLoader加载）。启动类加载器是无法被Java程序直接引用的。

②扩展类加载器（Extension ClassLoader）：该加载器由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，它负责加载\lib\ext目录中，或者由 java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库（如javax.开头的类），开发者可以直接使用扩展类加载器。

③应用程序类加载器（Application ClassLoader）：该类加载器由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader来实现，是ClassLoader中getSystemClassLoader（）方法的返回值，一般称为系统类加载器。它负责加载用户类路径（ClassPath）所指定的类，开发者可以直接使用该类加载器，如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

我们看一个寻找类加载器的小示例

public class Client {
   public static void main(String[] args) {
      ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
      System.out.println(loader); //①
      System.out.println(loader.getParent());  //②
      System.out.println(loader.getParent().getParent());  //③
   }
}
-----output-----
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@46fbb2c1
null

①是应用程序类加载器（Application ClassLoader），它的父类②是扩展类加载器（Extension ClassLoader），③并没有返回扩展类加载器的父类启动类加载器，而是返回null，这是因为启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）是由C语言编写，找不到一个确定的返回父Loader的方式，于是就返回null。

应用程序都是由这三种类加载器互相配合进行加载的，如果有必要，我们还可以加入自定义的类加载器。因为JVM自带的ClassLoader只是懂得从本地文件系统加载标准的java class文件，因此如果编写了自己的ClassLoader，便可以做到如下几点：

• 1、在执行非置信代码之前，自动验证数字签名。
• 2、动态地创建符合用户特定需要的定制化构建类。
• 3、从特定的场所取得java class，例如数据库中和网络中。

这几种类加载器的层次关系如下图所示，该图所展示的层次关系称为“双亲委派模型”：

双亲委派模型

注：这里父类加载器并不是通过继承关系来实现的，而是采用组合实现的。

双亲委派模型（Parents Delegation Model）
上图中展示的就是双亲委派模型关系，要求最顶层必须是启动类加载器，除此之外每个类加载器都必须要有自己的父类加载器，这里的父子类并不是以继承的关系实现，而是以组合的方式复用父加载器的代码。

双亲委派模型的工作过程
如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把请求委托给父加载器去完成，依次向上，因此，所有的类加载请求最终都应该被传递到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器在它的搜索范围中没有找到所需的类时，即无法完成该加载，子加载器才会尝试自己去加载该类。

双亲委派机制:

• 1、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。
• 2、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。
• 3、如果 BootStrapClassLoader加载失败（例如在 $JAVA_HOME/jre/lib里未查找到该class），会使用 ExtClassLoader来尝试加载；
• 4、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。

双亲委派模型意义：
①系统类防止内存中出现多份同样的字节码
②保证Java程序安全稳定运行

实现双亲委派模型的代码都集中在 java.lang.ClassLoader 的 loadClass( )方法中，具体源码如下：

public Class loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    return loadClass(name, false);
}

protected Class loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
     // 首先判断该类型是否已经被加载
        Class c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
        //如果没有被加载，就委托给父类加载或者委派给启动类加载器加载
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {
                //如果存在父类加载器，就委派给父类加载器加载
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
            //如果不存在父类加载器，就检查是否是由启动类加载器加载的类，通过调用本地方法native Class findBootstrapClass(String name)
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // 如果父类加载器抛出 ClassNotFoundException，那么说明父类加载器无法完成加载请求
            }
            if (c == null) {
                // 在父类加载器无法完成加载时，调用自身的加载功能 findClass(name)
                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;
    }
}

如果我们需要自定义自己的类加载器，从上面对 loadClass方法来分析来看，我们只需要重写 findClass 方法即可。

扩展阅读
JVM类加载机制

• 全盘负责，当一个类加载器负责加载某个Class时，该Class所依赖的和引用的其他Class也将由该类加载器负责载入，除非显示使用另外一个类加载器来载入
• 父类委托，先让父类加载器试图加载该类，只有在父类加载器无法加载该类时才尝试从自己的类路径中加载该类
• 缓存机制，缓存机制将会保证所有加载过的Class都会被缓存，当程序中需要使用某个Class时，类加载器先从缓存区寻找该Class，只有缓存区不存在，系统才会读取该类对应的二进制数据，并将其转换成Class对象，存入缓存区。这就是为什么修改了Class后，必须重启JVM，程序的修改才会生效

Class.forName()和ClassLoader.loadClass()区别

• Class.forName()：将类的.class文件加载到jvm中之外，还会对类进行解释，执行类中的static块；
• ClassLoader.loadClass()：只干一件事情，就是将.class文件加载到jvm中，不会执行static中的内容,只有在newInstance才会去执行static块。
• Class.forName(name,initialize,loader)带参函数也可控制是否加载static块。并且只有调用了newInstance()方法采用调用构造函数，创建类的对象 。

参考文章：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4NDY5Mjc1Mg==&mid=2247483934&idx=1&sn=41c46eceb2add54b7cde9eeb01412a90&chksm=ebf6da61dc81537721d36aadb5d20613b0449762842f9128753e716ce5fefe2b659d8654c4e8&scene=21#wechat_redirect