类加载器详解

推荐阅读

    微服务：springboot系列教程学习

    源码：Javaweb练手项目源码下载

    调优：十五篇好文回顾

    面试笔试：面试笔试整理系列

类加载器是负责将可能是网络上、也可能是磁盘上的class文件加载到内存中。并为其生成对应的java.lang.class对象。一旦一个类被载入JVM了，同一个类就不会被再次加载。

那么怎样才算是同一个类？在JAVA中一个类用其全限定类名（包名和类名）作为其唯一标识，但是在JVM中，一个类用其全限定类名和其类加载器作为其唯一标识。也就是说，在JAVA中的同一个类，如果用不同的类加载器加载，则生成的class对象认为是不同的。

当JVM启动时，会形成由三个类加载器组成的初始类加载器层次结构

1、启动类加载器BootstrapClassLoader:

        是嵌在JVM内核中的加载器，该加载器是用C++语言写的，主要负载加载JAVA_HOME/lib下的类库，启动类加载器无法被应用程序直接使用。

2、扩展类加载器Extension ClassLoader：

        该加载器器是用JAVA编写，且它的父类加载器是Bootstrap，是由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现的，主要加载JAVA_HOME/lib/ext目录中的类库。开发者可以这几使用扩展类加载器。

        我们知道java中系统属性java.ext.dirs指定的目录由ExtClassLoader加载器加载，如果程序中没有指定该系统属性（Djava.ext.dirs=sss/lib）那么该加载器默认加载$JAVA_HOME/lib/ext目录下的所有jar文件，通过程序来看下系统变量java.ext.dirs所指定的路径：

public class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));
    }
}

执行结果：

C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.6.0_43\jre\lib\ext;C:\Windows\Sun\Java\lib\ext

3、系统类加载器App ClassLoader：

        系统类加载器，也称为应用程序类加载器，负责加载应用程序classpath目录下的所有jar和class文件。它的父加载器为Ext ClassLoader。

public class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader());
    }
}

执行结果：

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@addbf1

程序中的方法是返回委托的系统类加载器，通过执行结果，可以知道，系统类加载器是通过sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现的。

上述三种类加载器的层次关系如下：

注意：类加载器的体系并不是“继承”体系，而是委派体系，大多数类加载器首先会到自己的parent中查找类或者资源，如果找不到才会到自己本地查找。类加载器的委托行为动机是为了避免相同的类被加载多次。

我们可以通过程序来验证下：

public static void main(String[] args)
    {
        System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent());
    }

执行结果：

sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@42e816

在这里可以看到，Application ClassLoader的父加载器确实是ExtClassLoader。

我们在往上走一层，如果猜想没错的话，ExtClassLoader的父加载器应该是BootStrap ClassLoader

public static void main(String[] args)
    {
        System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent().getParent());
    }

执行结果：

null

这里不是说ExtClassLoader没有父加载器，而是因为Bootstrap ClassLoader使用C++写的。  

UML类图：

我们解读源码来看下这些类的继承关系

AppClassLoader与ExtClassLoader都是Lancher的内部类：

static class ExtClassLoader extends URLClassLoader

static class AppClassLoader extends URLClassLoader

public class URLClassLoader extends SecureClassLoader

public class SecureClassLoader extends ClassLoader

public abstract class ClassLoader

我们有这样一个结论，除了启动类加载器Bootstrap ClassLoader，其他的类加载器都是ClassLoader的子类。

我们来反编译看下rt.jar,在sun.misc.Launcher$AppClassLoader路径中，看下AppClassLoader的源码：

static class AppClassLoader extends URLClassLoader
  {
    public static ClassLoader getAppClassLoader(ClassLoader paramClassLoader)
      throws IOException
    {
      String str = System.getProperty("java.class.path");
      File[] arrayOfFile = (str == null) ? new File[0] : Launcher.access$200(str);
      return ((AppClassLoader)AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction(str, arrayOfFile, paramClassLoader)
      {
        public Object run() {
          URL[] arrayOfURL = (this.val$s == null) ? new URL[0] : Launcher.access$300(this.val$path);
          return new Launcher.AppClassLoader(arrayOfURL, this.val$extcl);
        }
      }));
    }

在第6行代码中可以看到，系统类加载器只能加载java.class.path路径下的class文件。我们通过程序看下java.class.path指定的路径

public class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
    }
}

执行结果：

如果是JAVA工程：

F:\workSpace\test\bin

如果是JAVAWEB工程：

F:\workSpace\study\WebRoot\WEB-INF\classes

双亲委派模型

如果一个类加载器收到了一个类加载请求，它不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求转交给父类加载器去完成。每一个层次的类加载器都是如此。

因此所有的类加载请求都应该传递到最顶层的启动类加载器中，只有到父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求（在它的搜索范围没有找到这个类）时，子类加载器才会尝试自己去加载。委派的好处就是避免有些类被重复加载。

双亲委派的实现比较简单，我们来看下源码：

protected synchronized Class<?> loadClass(String paramString, boolean paramBoolean)
    throws ClassNotFoundException
  {
       //检查是否被加载过
    Class localClass = findLoadedClass(paramString);
       //如果没有加载，则调用父类加载器
    if (localClass == null) {
      try {
           //父类加载器不为空
        if (this.parent != null)
          localClass = this.parent.loadClass(paramString, false);
        else {
             //父类加载器为空，则使用启动类加载器
          localClass = findBootstrapClass0(paramString);
        }
      }
      catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException)
      {
           //如果父类加载失败，则使用自己的findClass方法进行加载
        localClass = findClass(paramString);
      }
    }
    if (paramBoolean) {
      resolveClass(localClass);
    }
    return localClass;
  }

先检查是否已经被加载过，若没有加载则调用父类加载器的loadClass方法，若父类加载器不存在，则使用启动类加载器。如果父类加载器加载失败，则抛出异常之后看，再调用自己的findClass方法进行加载。

作者：冬瓜蔡
原文：http://www.cnblogs.com/dongguacai/p/5879931.html