深入理解Java虚拟机 第七章 虚拟机类加载器

7.4 类加载器

类加载阶段中 通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流 这个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。
实现这个动作的代码模块成为类加载器。

1. 类与类加载器

• 对于任何一个类，都需要由它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机中的唯一性。每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。
  即比较两个类是否相等，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义。否则，即使这两个类来源于同一个Class文件、被同一个虚拟机加载，但只要它们的类加载器不同，那这两个类就必定不相等。

• 这里的相等，包括

  1. 代表类的Class对象的equals()、isAssignableFrom()、isInstance()方法返回的结果
  2. 使用instanceof关键字做对象所属关系判定等情况

public class ClassLoaderTest {

	public static void main(String[] args) throws Exception {

		ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {
			@Override
			public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
				try {
					String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";
					InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
					
					if (is == null) {
						return super.loadClass(name);
					}

					byte[] b;
					b = new byte[is.available()];
					is.read(b);

					return defineClass(name, b, 0, b.length);

				} catch (IOException e) {
					throw new ClassNotFoundException(name);
				}
			}
		};

		Object obj = myLoader.loadClass("com.baiiu.test.ClassLoaderTest").newInstance(); //当前类对象
		System.out.println(obj.getClass());
		System.out.println(obj instanceof ClassLoaderTest); //false
	}
}

2. 类加载分类

• 从Java虚拟机角度看，有两种不同的加载器：
  一种是启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)，用C++实现，是虚拟机自身的一部分。
  另一种就是所有其他的类加载器，由Java语言实现，独立于虚拟机外部，且全部继承自抽象类java.lang.ClassLoader。

• 从Java开发人员角度来看，绝大部分Java程序都会使用到以下3种系统提供的类加载器。

  1. 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader、引导类加载器)
     这个类加载器负责将存放在\lib目录中的，或者是-Xbootclasspath参数所制定的路径中的，并且是虚拟机识别的(*.jar)类库加载到虚拟机内存中。
     启动类加载器无法被Java程序直接引用，用户在编写自定义加载器时，如果需要把加载请求委派给引导类加载器，直接使用null代替即可。

  2. 扩展类加载器(Extension ClassLoader)
     负责加载\lib\ext目录中的，或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库。
     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)
     这个类加载器是ClassLoader#getSystemClassLoader()返回的，所以也称为系统类加载器。它负责加载用户类路径上所指定的类库。
     开发者可以直接使用这个类加载器。
     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。

3. 双亲委派模型

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		ClassLoader classLoader = Test.class.getClassLoader();
		while (classLoader != null) {
			System.out.println(classLoader);
			classLoader = classLoader.getParent();
		}
	}
}

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@659e0bfd //系统类加载器
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@6d06d69c //扩展类加载器
parent == null 时 findBootstrapClassOrNull(); //启动类加载器

• 双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。
  这里的加载器之间的父子关系一般不会以继承(Inheritance)的关系来实现，而是使用组合(Composition)关系来复用父加载器的代码。（组合模式）

• 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，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此。
  因为所有的加载请求最终都会传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器无法完成这个请求时，子加载器才会尝试自己去加载。

• 双亲委派模型的好处：
  Java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。
  比如java.lang.Object，无论哪一个类加载器要加载这个类，最终都是委派给最顶端的启动类加载器，因此Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。

• 双亲委派模型的实现代码：

    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException{

        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // First, check if the class has already been loaded
            // 首先，检查请求的类是否已经被加载过了
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    if (parent != null) {
                        // 如果未定义过，即Application ClassLoader，由ClassLoader#getSystemClassLoader()返回
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        // 启动类加载器加载
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                    // 父加载器没有找到这个类，交由子加载器自己加载
                }

                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    long t1 = System.nanoTime();
                    c = findClass(name); // 自己去寻找，未定义自己的加载器时直接抛出异常ClassNotFound，一般情况下都由系统类加载器找到了

                    // 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;
        }
    }