Java高级【类加载器】

目录

Java程序是怎样被运行的

类加载器的作用

加载类文件

链接类

定位类

类加载器间的委派

实现类的隔离

类加载器的类型

启动类加载器（Bootstrap Class Loader）

扩展类加载器（Extension Class Loader）

应用程序类加载器（Application Class Loader）

总结

双亲委派机制

 举个栗子

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Java程序是怎样被运行的

       我们的一个java程序是如何能够被操作系统运行的，大概步骤如下：

1. 编写HelloWorld.java 并保存。
2. Java编译器 【javac.exe】 将我们的java文件【HelloWorld.java】编译生成 类文件【即HelloWorld.class文件，是一种二进制的字节码文件】并提交给虚拟机【JVM】。
3. JVM 将编译生成的 HelloWorld.class 文件加载到内存中，并解释执行其中的字节码。解释器【java.exe】将字节码逐行解释成机器码并执行，完成对 HelloWorld.java 程序的运行。

思考：一个java文件从编译到运行的过程中，类加载器在其中发挥了什么作用?

类加载器的作用

         Java类加载器（Java Class Loader）是 Java虚拟机（JVM）的重要组成部分，它负责将Java类加载到JVM中。

加载类文件

        类加载器的主要作用是根据类的全限定名（Fully Qualified Name）从文件系统、网络或其他地方加载对应的类文件，并将其转化为JVM内部的二进制格式。类文件通常是以.class为扩展名的二进制文件，其中包括类的结构信息、方法信息等。

链接类

        类加载器在加载类文件后，会进行链接处理，包括验证、准备和解析三个阶段。验证是指对类文件进行合法性检查，确保它符合JVM规范；准备是指为类中的静态变量分配内存，并设置默认值；解析是指将符号引用转化为直接引用，使得类可以被正确调用。

定位类

        类加载器在加载类文件时，需要从指定的搜索路径中查找对应的类文件。搜索路径包括Bootstrap Classpath、Extension Classpath和Application Classpath等，具体路径由类加载器的类型决定。

类加载器间的委派

        类加载器的另一个重要作用是按照委派机制（Delegation Model）加载类。即当一个类需要被加载时，先由当前类加载器查找该类是否已经被加载。如果没有被加载，则将该任务委派给其父类加载器，直到委派到启动类加载器为止。如果所有父类加载器都无法加载这个类，再由当前类加载器自己尝试加载。

实现类的隔离

        类加载器可以实现类的隔离，不同的类加载器之间加载的类是相互隔离的。这种隔离性可以保证不同的应用程序之间不会相互干扰，同时也可以避免不同版本的类文件之间的冲突。

类加载器的类型

        Java类加载器主要分为三种类型：启动类加载器（Bootstrap Class Loader）、扩展类加载器（Extension Class Loader）和应用程序类加载器（Application Class Loader）。

启动类加载器（Bootstrap Class Loader）

        也称为引导类加载器，它负责加载JVM自身需要的基础类库，包括核心类库（rt.jar）、扩展类库（ext）和其他一些重要的类库。启动类加载器是JVM内部的一部分，由C++编写，不是Java类，因此无法通过Java代码获取该类加载器。

 rt.jar 是lib目录中最大的jar包，打开后我们会发现，这个包下都是我们常用的Java类库的文件

 

扩展类加载器（Extension Class Loader）

        也称为系统类加载器，它负责加载JVM扩展目录（ext）中的jar包。扩展目录是位于JRE目录下的一个目录，用于存放扩展的Java类库，JVM在启动时会自动加载该目录下的jar包。扩展类加载器是Java类，是由Bootstrap Class Loader加载的。

        ext文件夹在 jre/lib/ext/ 目录下，在JDK1.8之前的javafx就是在这个目录下的，javafx在JDK9之后就被单独拎出去了，如果需要写javafx可以复制 JDK1.8/jre/lib/ext/下 jfxrt.jar 这个jar包或者去openjfx官网去下载新版的javafx。

除此之外，ext目录还有很多java很多外部需要jar包，当我们的java代码中用到相关类库的类或方法时，它会随着类加载器被加载到内存当中。

应用程序类加载器（Application Class Loader）

        也称为用户自定义类加载器，它负责加载应用程序类路径（classpath）下的类库。classpath是指JVM查找类文件的路径，可以由用户自定义，通常包括JVM启动时指定的类路径和一些第三方jar包。应用程序类加载器是Java类，是由扩展类加载器加载的。

        也就是我们自己需要外部引用的jar包，和我们自己项目中写的类

 

总结

        总体来说，启动类加载器主要负责加载Java虚拟机自身需要的类库，扩展类加载器负责加载JVM扩展目录中的类库，应用程序类加载器负责加载用户自定义的类库。三种类加载器按照委托机制进行协作，构成了Java类加载器体系的基础。

双亲委派机制

        双亲委派机制是 Java 类加载器的一种机制，它规定了类的加载顺序。当一个类加载器需要加载一个类时，它首先会将该任务委托给它的父类加载器，如果父类加载器还有父类加载器，则会一直向上委托，直到最终委托给启动类加载器为止。只有当父类加载器无法加载该类时，子类加载器才会尝试加载该类。

 举个栗子

        我们知道，在java核心类库（rt.jar包内部）中有我们常用的一个类String【java.lang.String】,如果我们尝试自己创建一个包 java.lang 并且写一个String 类会发生什么呢？

 原因：由于我们自己写一个 java.lang.String 类，并尝试使用自定义的类加载器加载该类，但双亲委派机制会首先查找父类加载器能否加载该类，如果父类加载器能够加载，则不会使用自定义的类加载器加载该类。

        所以，强烈不建议覆盖 Java 核心类库中的任何类，因为这可能会导致系统不稳定，甚至无法正常运行。

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