類加載器

加載類的開放性

類加載器（ClassLoader）是Java語言的一項創(chuàng)新拿霉，也是Java流行的一個重要原因。在類加載的第一階段“加載”過程中翔始，需要通過一個類的全限定名來獲取定義此類的二進制字節(jié)流尊浓，完成這個動作的代碼塊就是類加載器。這一動作是放在Java虛擬機外部去實現的进泼，以便讓應用程序自己決定如何獲取所需的類。

虛擬機規(guī)范并沒有指明二進制字節(jié)流要從一個Class文件獲取纤虽，或者說根本沒有指明從哪里獲取乳绕、怎樣獲取。這種開放使得Java在很多領域得到充分運用逼纸，例如：

• 從ZIP包中讀取洋措，這很常見，成為JAR樊展，EAR呻纹，WAR格式的基礎
• 從網絡中獲取，最典型的應用就是Applet
• 運行時計算生成专缠，最典型的是動態(tài)代理技術，在java.lang.reflect.Proxy中淑仆，就是用了ProxyGenerator.generateProxyClass來為特定接口生成形式為“*$Proxy”的代理類的二進制字節(jié)流
• 有其他文件生成涝婉，最典型的JSP應用，由JSP文件生成對應的Class類
  ……

類加載器與類的唯一性

類加載器雖然只用于實現類的加載動作蔗怠，但是對于任意一個類墩弯，都需要由加載它的類加載器和這個類本身共同確立其在Java虛擬機中的唯一性。通俗的說寞射，JVM中兩個類是否“相等”渔工，首先就必須是同一個類加載器加載的，否則桥温，即使這兩個類來源于同一個Class文件引矩，被同一個虛擬機加載，只要類加載器不同，那么這兩個類必定是不相等的旺韭。

這里的“相等”氛谜，包括代表類的Class對象的equals()方法、isAssignableFrom()方法区端、isInstance()方法的返回結果值漫，也包括使用instanceof關鍵字做對象所屬關系判定等情況。

以下代碼說明了不同的類加載器對instanceof關鍵字運算的結果的影響织盼。

package com.jvm.classloading;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

/**
 * 類加載器在類相等判斷中的影響
 * 
 * instanceof關鍵字
 * 
 */

public class ClassLoaderTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 自定義類加載器
        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(fileName);
                    }
                    byte[] b = new byte[is.available()];
                    is.read(b);
                    return defineClass(name, b, 0, b.length);   
                } catch (IOException e) {
                    throw new ClassNotFoundException();
                }
            }
        };

        // 使用ClassLoaderTest的類加載器加載本類
        Object obj1 = ClassLoaderTest.class.getClassLoader().loadClass("com.jvm.classloading.ClassLoaderTest").newInstance();
        System.out.println(obj1.getClass());
        System.out.println(obj1 instanceof com.jvm.classloading.ClassLoaderTest);

        // 使用自定義類加載器加載本類
        Object obj2 = myLoader.loadClass("com.jvm.classloading.ClassLoaderTest").newInstance();
        System.out.println(obj2.getClass());
        System.out.println(obj2 instanceof com.jvm.classloading.ClassLoaderTest);
    }
}

輸出結果：

class com.jvm.classloading.ClassLoaderTest
true
class com.jvm.classloading.ClassLoaderTest
false

myLoader是自定義的類加載器杨何，可以用來加載與自己在同一路徑下的Class文件。main函數的第一部分使用系統加載主類ClassLoaderTest的類加載器加載ClassLoaderTest沥邻，輸出顯示晚吞，obj1的所屬類型檢查正確，這是虛擬機中有2個ClassLoaderTest類谋国，一個是主類槽地，另一個是main()方法中加載的類，由于這兩個類使用同一個類加載器加載并且來源于同一個Class文件芦瘾，因此這兩個類是完全相同的捌蚊。

第二部分使用自定義的類加載器加載ClassLoaderTest，class com.jvm.classloading.ClassLoderTest顯示近弟，obj2確實是類com.jvm.classloading.ClassLoaderTest實例化出來的對象缅糟，但是第二句輸出false。此時虛擬機中有3個ClassLoaderTest類祷愉，由于第3個類的類加載器與前面2個類加載器不同窗宦，雖然來源于同一個Class文件，但它是一個獨立的類二鳄，所屬類型檢查是返回結果自然是false赴涵。

雙親委派模型

類加載器種類

從Java虛擬機的角度來說，只存在兩種不同的類加載器：一種是啟動類加載器（Bootstrap ClassLoader）订讼，這個類加載器使用C++語言實現（HotSpot虛擬機中）髓窜，是虛擬機自身的一部分；另一種就是所有其他的類加載器欺殿，這些類加載器都有Java語言實現寄纵，獨立于虛擬機外部，并且全部繼承自java.lang.ClassLoader脖苏。

從開發(fā)者的角度程拭，類加載器可以細分為：

• 啟動（Bootstrap）類加載器：負責將 Java_Home/lib下面的類庫加載到內存中（比如rt.jar）。由于引導類加載器涉及到虛擬機本地實現細節(jié)棍潘，開發(fā)者無法直接獲取到啟動類加載器的引用恃鞋，所以不允許直接通過引用進行操作崖媚。

• 標準擴展（Extension）類加載器：是由 Sun 的 ExtClassLoader（sun.misc.Launcher$ExtClassLoader）實現的。它負責將Java_Home /lib/ext或者由系統變量 java.ext.dir指定位置中的類庫加載到內存中山宾。開發(fā)者可以直接使用標準擴展類加載器至扰。

• 應用程序（Application）類加載器：是由 Sun 的 AppClassLoader（sun.misc.Launcher$AppClassLoader）實現的。它負責將系統類路徑（CLASSPATH）中指定的類庫加載到內存中资锰。開發(fā)者可以直接使用系統類加載器敢课。由于這個類加載器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，因此一般稱為系統（System）加載器绷杜。

除此之外直秆，還有自定義的類加載器，它們之間的層次關系被稱為類加載器的雙親委派模型鞭盟。該模型要求除了頂層的啟動類加載器外圾结，其余的類加載器都應該有自己的父類加載器，而這種父子關系一般通過組合（Composition）關系來實現齿诉，而不是通過繼承（Inheritance）筝野。

類加載器的雙親委派模型

雙親委派模型

雙親委派模型過程

某個特定的類加載器在接到加載類的請求時，首先將加載任務委托給父類加載器粤剧，依次遞歸歇竟，如果父類加載器可以完成類加載任務，就成功返回抵恋；只有父類加載器無法完成此加載任務時焕议，才自己去加載。

使用雙親委派模型的好處在于Java類隨著它的類加載器一起具備了一種帶有優(yōu)先級的層次關系弧关。例如類java.lang.Object盅安，它存在在rt.jar中，無論哪一個類加載器要加載這個類世囊，最終都是委派給處于模型最頂端的Bootstrap ClassLoader進行加載别瞭，因此Object類在程序的各種類加載器環(huán)境中都是同一個類。相反茸习，如果沒有雙親委派模型而是由各個類加載器自行加載的話畜隶，如果用戶編寫了一個java.lang.Object的同名類并放在ClassPath中，那系統中將會出現多個不同的Object類号胚，程序將混亂。因此浸遗，如果開發(fā)者嘗試編寫一個與rt.jar類庫中重名的Java類猫胁，可以正常編譯，但是永遠無法被加載運行跛锌。

雙親委派模型的系統實現

在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法中弃秆，先檢查是否已經被加載過届惋，若沒有加載則調用父類加載器的loadClass()方法，若父加載器為空則默認使用啟動類加載器作為父加載器菠赚。如果父加載失敗脑豹，則拋出ClassNotFoundException異常后，再調用自己的findClass()方法進行加載衡查。

protected synchronized Class<?> loadClass(String name,boolean resolve)throws ClassNotFoundException{
    //check the class has been loaded or not
    Class c = findLoadedClass(name);
    if(c == null){
        try{
            if(parent != null){
                c = parent.loadClass(name,false);
            }else{
                c = findBootstrapClassOrNull(name);
            }
        }catch(ClassNotFoundException e){
            //if throws the exception ,the father can not complete the load
        }
        if(c == null){
            c = findClass(name);
        }
    }
    if(resolve){
        resolveClass(c);
    }
    return c;
}

注意瘩欺，雙親委派模型是Java設計者推薦給開發(fā)者的類加載器的實現方式，并不是強制規(guī)定的拌牲。大多數的類加載器都遵循這個模型俱饿，但是JDK中也有較大規(guī)模破壞雙親模型的情況，例如線程上下文類加載器（Thread Context ClassLoader）的出現塌忽，具體分析可以參見周志明著《深入理解Java虛擬機》拍埠。

原文：https://blog.csdn.net/u011080472/article/details/51332866