十分钟快速理解ClassLoader

JVM

概述

类的加载机制是JVM的重要部分，而ClassLoader在其中扮演重要角色，话不多说十分钟带你快速理解ClassLoader的工作机制

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深入ClassLoader

1.ClassLoader定义和ClassLoader类型

ClassLoader的作用就是根据一个指定的类的全限定名,找到对应的Class字节码文件,然后加载它转化成一个java.lang.Class类的一个实例。Java默认提供三个ClassLoader：

• Bootstrap ClassLoader（启动类加载器）
  负责加载Java安装目录下的/jre/lib类库（核心类库）至JVM中，不继承java.lang.ClassLoader，不可以被Java程序直接调用，本身是用C++写的
• Extendsion ClassLoader（扩展类加载器）
  负责加载Java安装目录下的/jre/lib/ext类库（扩展类库）至JVM，Java程序可直接调用
• Application ClassLoader（应用程序类加载器）
  负责加载CLASSPATH路径下的类库，我们写的类就是通过这个加载器完成加载，可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取这个加载器

除了以上三个加载器外，还可以自定义加载器，各个加载器之间的层级关系（不是继承，是一个父加载器引用，有兴趣可以看ClassLoader源码，定义了一个parent的属性）如下图，系统类加载器的父类加载器是扩展类加载器，扩展类加载器的父类加载器是启动类加载器；除此之外自定义加载器的父类加载器是加载此自定义加载器的加载器（晕不？），我们自定义加载器都是放在CLASSPATH路径下的一个类，所以我们自定义加载器一般都是由应用程序类加载器来完成加载的，所以一般自定义加载器的父类加载器就是应用程序类加载器，也就有下图里面的关系

加载器关系

可以执行下面这段代码，看看加载器之间的层级关系

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ClassLoader loader = Test.class.getClassLoader();

        System.out.println(loader.toString());

        System.out.println(loader.getParent().toString());

        System.out.println(loader.getParent().getParent());

    }
}

结果：

• sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
• sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@568db2f2
• null

可以看出加载Test的Class实例的ClassLoader是AppClassLoader，AppClassLoader的父加载器是ExtClassLoader，最后打印出null是因为Bootstrap ClassLoader是C++编写，是无法直接通过Java代码获取到的

2.双亲委派机制

ClassLoaer通过双亲委派机制来加载类，根据上图我们知道每个加载器都有一个父加载器（除了启动类加载器）。当一个ClassLoader实例需要加载某个类时，当前ClassLoader实例会判断Class实例是否已经加载，已经加载了就直接返回Class实例，如果没有加载则委派给他的父加载器，从下至上检查直到委派给启动类加载器；到达启动类加载器后，由启动类加载器先尝试加载Class实例，加载成功则返回Class实例，如果没有加载成功则把任务交给扩展类加载器，从上至下直到任务返回给最初的委托者，最后还没加载成功的话就抛出ClassNotFoundException异常

双亲委派机制

3.双亲委派机制的好处

双亲委派机制避免了重复加载Class实例的情况，当父加载器已经加载时，不会再次加载，可以减少JVM的内存开销

4.类的加载方式、loadClass()与forName()区别

类加载方式

• 隐式加载：通过new调用构造方法实例化对象时，隐式调用类加载器加载对应的Class到JVM中
• 显示加载：通过loadClass()，forName()方法显示加载Class，通过调用newInstance()方法得到具体对象实例，无法调用带参数的构造器

ClassLoader的loadClass()与Class的forName()区别

先看看类装载的整个流程：

类装载流程

整体分为加载、链接、初始化三大步，二者之间的区别就在于forName()三大步都执行了，loadClass()只执行了第一步，可执行以下代码验证forName()完成了初始化而loadClass()未进行初始化。
先一个实体类：

public class Person {
    private String name;
    private void sayHi(String content){
        System.out.println("hello " + content);
    }
    public void welcome(){
        System.out.println("welcome "+name);
    }
    static {
        System.out.println("init");
    }
}

测试1：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        ClassLoader loader = Person.class.getClassLoader();
        Class pc = loader.loadClass("com.example.springboot.Entity.Person");

//        Class pc = Class.forName("com.example.springboot.Entity.Person");

    }
}

执行结果1

测试2：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//        ClassLoader loader = Person.class.getClassLoader();
//        Class pc = loader.loadClass("com.example.springboot.Entity.Person");
        Class pc = Class.forName("com.example.springboot.Entity.Person");

    }
}

执行结果：

执行结果2

从两个测试的结果来看，显然forName()完成了初始化而loadClass()未进行初始化

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总结

本文主要阐明以下几点：

• ClassLoader定义和ClassLoader类型
• 双亲委派机制
• 双亲委派机制的好处
• 类的加载方式、loadClass()与forName()区别