如何加載一個Class文件
在之前的文章中吏祸，筆者介紹了Java虛擬機(jī)--類加載機(jī)制对蒲，闡述了一個類加載到底做了哪些事情！
但是贡翘，關(guān)于類加載器的只是蹈矮，并沒有做任何介紹，只是說了下會在后面的文章中進(jìn)行單獨(dú)闡述含滴。那么丐巫，本篇的意義就是來告訴大家類加載器的實(shí)現(xiàn)。
首先碑韵，我們來簡單的回顧下類加載機(jī)制中的內(nèi)容缎脾。
類加載機(jī)制
虛擬機(jī)把類的數(shù)據(jù)從.class文件加載到內(nèi)存，并對class文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗联喘、轉(zhuǎn)換、解析叭喜、初始化等操作后蓖谢，最終形成可以被虛擬機(jī)識別并使用的Class對象的過程就叫做“虛擬機(jī)的類加載”，主要包括為3大階段啥辨。
階段一：加載
加載溉知，類加載器通過類的全限定名來獲取類的二進(jìn)制字節(jié)流腊嗡，獲取的方式可以通過jar包、war包卡者、網(wǎng)絡(luò)客们、JSP文件中獲取，絕大部分情況下是通過jar包恒傻、war包中獲取建邓。
獲取到字節(jié)流后，會將字節(jié)流中的信息轉(zhuǎn)化為方法區(qū)中的運(yùn)行時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)官边。在內(nèi)存中，生成代表該類的Class對象契吉，作為訪問該類的數(shù)據(jù)入口捐晶。
階段二：連接
連接比較復(fù)雜，分為3個小階段：
驗證：確保被加載類的正確性惑灵，即確保被加載的類符合javac編譯的規(guī)范，可編譯通過的代碼胶哲。
準(zhǔn)備：為類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存潭辈，并初始化為默認(rèn)值（零值）把敢。
解析：將類中的符號引用轉(zhuǎn)化為直接引用谅辣。
階段三：初始化
為類的靜態(tài)變量賦值，與連接階段中的的準(zhǔn)備不同柏副。此階段蚣录，代碼可debug查看。
如int類型的靜態(tài)變量static int x = 3荔泳，連接階段賦零值即為0虐杯，而初始化階段賦值即為3。
以上就是類加載機(jī)制的三大階段支子，而我們今天要將的類加載器存在于階段一中--加載达舒。可以說吞歼，沒有類加載器也就沒有了后續(xù)的流程塔猾，類加載器在Java虛擬機(jī)中起到了至關(guān)重要的作用。
類加載器
類加載器（class loader）將Java類從本地磁盤加載到Java虛擬機(jī)中糯俗，并同時創(chuàng)建了該類的Class對象，實(shí)現(xiàn)了“通過一個類的全限定類名來獲取此類的二進(jìn)制字節(jié)流”功能得湘。
類加載器是Java語言的一項創(chuàng)新，也是Java語言流程的重要原因之一摆马，在類層次劃分囤采、OSGI惩淳、熱部署、代碼加密等領(lǐng)域有著重要的作用代虾，成為Java不可或缺的一部分激蹲。
首先，我們來寫一個測試類含蓉，來看下類加載器项郊，ClassLoaderTest測試類：
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
ClassLoader loader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
while (true) {
System.out.println(loader);
if(loader==null){
break;
}
loader = loader.getParent();
}
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@41dee0d7
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@f7b650a
null
首先獲取到的是AppClassLoader類加載器着降，緊接著又獲取的是ExtClassLoader類加載器，最后獲取的對象為null
為什么為null呢任洞，后續(xù)來解答交掏！
接下來，我們來看看在Java體系中到底有哪些類加載器钱骂。
類加載的分類
在Java中，類加載器可以分為兩大類见秽，一類是由Java系統(tǒng)提供的，另外一類是自定義的步责，由開發(fā)人員編寫提供的禀苦。
系統(tǒng)類加載器：
引導(dǎo)類加載器（bootstrap class loader）：用來加載Java的核心庫，由于引導(dǎo)類加載器涉及到虛擬機(jī)本地實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)省核，開發(fā)者無法直接獲取到啟動類加載器的引用，所以不允許直接通過引用進(jìn)行操作，不繼承自java.lang.ClassLoader（這就是上面例子中為什么最后取到的對象為null的原因）邻储。負(fù)責(zé)加載<Java_Runtime_Home>/lib下面的類庫到內(nèi)存中吨娜，或-Xbootclasspath選項指定的jar包裝入內(nèi)存；
擴(kuò)展類加載器（extensions class loader）：用來加載Java的擴(kuò)展庫陪毡，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader來實(shí)現(xiàn)。負(fù)責(zé)加載
<Java_Runtime_Home>/lib/ext毡琉，或-Djava.ext.dirs選項指定目錄下的jar包裝入到內(nèi)存中桅滋；
系統(tǒng)類加載器（system class loader）：用來加載Java應(yīng)用的類路徑（CLASSPATH）的Java類，由sun.misc.Launcher$AppClassLoader來實(shí)現(xiàn)丐谋。一般來說煌珊，Java應(yīng)用中的類都是由它來完成加載的，可以通過ClassLoader.getSystemClassLoader()來獲取吏饿。
自定義類加載器：
自定義類加載器（User Custom ClassLoader）：開發(fā)人員可以通過繼承java.lang.ClassLoader類的方式實(shí)現(xiàn)自己的類加載器，以滿足一些特殊的需求陨倡。在程序運(yùn)行期間, 通過自定義的java.lang.ClassLoader子類動態(tài)加載class文件。
java.lang.ClassLoader類介紹
| 方法 | 說明 |
|---|---|
| getParent() | 返回該類加載器的父類加載器兴革。 |
| loadClass(String name) | 加載名稱為 name的類杂曲，返回的結(jié)果是 java.lang.Class類的實(shí)例袁余。 |
| findClass(String name) | 查找名稱為 name的類，返回的結(jié)果是 java.lang.Class類的實(shí)例棚饵。 |
| findLoadedClass(String name) | 查找名稱為 name的已經(jīng)被加載過的類掩完，返回的結(jié)果是 java.lang.Class類的實(shí)例。 |
| defineClass(String name, byte[] b, int off, int len) | 把字節(jié)數(shù)組 b中的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成 Java 類欣硼，返回的結(jié)果是 java.lang.Class類的實(shí)例恶阴。這個方法被聲明為 final的。 |
| resolveClass(Class<?> c) | 鏈接指定的 Java 類焦匈。 |
以上為ClassLoader對于類加載功能的主要方法介紹括授。
在我們的應(yīng)用程序中岩饼，都是由這4種類加載器互相配合進(jìn)行加載，這4種類加載器在虛擬機(jī)中維護(hù)了一種父子關(guān)系版述，這種關(guān)系叫做“雙親委派模型”寞冯。下面渴析，我們就來看看什么是雙親委派模型俭茧。
雙親委派模型
下面的圖片中，展示的就是“雙親委派模型”午磁，模型中呈現(xiàn)出Java體系架構(gòu)中的四大類加載器的關(guān)系毡们，除了頂層的引導(dǎo)類加載器之外，其余類加載都需要有父加載器存在衙熔，但是此子父類關(guān)系并不是通過java代碼中繼承的方式實(shí)現(xiàn)红氯。具體如何實(shí)現(xiàn)，后面講解痢甘。
知道了類加載器的結(jié)構(gòu)模型产阱，那么該模型在代碼整個Java體系中如何工作呢构蹬？
工作流程：一個類加載器收到了類加載請求庄敛，它首先不會自己去嘗試加載這個類，而是把這個類加載請求委派給其父類加載器去完成藻烤，每一個層的類加載器都是如此头滔，依次向父類加載器傳遞，最終所有的類加載請求都會傳送到頂層的啟動類加載器(bootstrap)中兴猩，只有當(dāng)父加載器反饋無法完成這個類加載請求時早歇，子類加載器才會嘗試自己去進(jìn)行類加載操作讨勤，如果子類加載器也依舊無法完成潭千，則代碼層面就會拋出異常刨晴。
此時垛玻，你會不會感到疑惑？為啥兒子自己的活不去干帚桩，而首先交給他爹去完成呢账嚎？這么做的目的何在？
在Java體系中疼邀，雙親委派模型保證了類的唯一性，將Java類與它的類加載器綁定到了一起旁振，當(dāng)父類加載器加載完成后拐袜，子類加載器不會再次加載梢薪。此外，雙親委派模型還保證了Java框架的安全性甜攀。例如：java.lang.Object類琐馆，無論是上述哪個類加載器要加載這個類，最終都會委派給模型中的啟動類加載器去加載姥敛，因此java.lang.Object類在程序中保證了唯一性彤敛。
相反与帆，如果沒有使用該模型玄糟，而是由各個類加載器自行去加載的話阵翎，那么系統(tǒng)中就會出現(xiàn)不同的java.lang.Object類，類的唯一性被打破郭卫，Java體系中的基本行為就得不到保證背稼。例如：，比較兩個類是否“相等”词疼，只有在這兩個類是由同一個類加載器加載的前提下才有意義帘腹。否則，即使兩個類來源于同一個Class文件舵盈，被同一個虛擬機(jī)加載秽晚，只要加載他們的類加載器不同，那這兩個類就必定不相等。涉及到“類相等”的方法有：Class對象的equals()方法锨能、isAssignableFrom()方法址遇、isInstance()方法以及instanceof對象所屬關(guān)系判定斋竞。
試想一下，如果我們自定義一個java.lang.Object類會怎么樣浸剩？(其實(shí)我們自定義的java.lang.Object類無法在程序中被導(dǎo)入，只能模擬定義java.lang.Object類--java.lang.ObjectTest)
當(dāng)JVM請求類加載進(jìn)行自定義的類加載時吏恭，雙親委派模型會將請求傳遞到啟動類加載器中重罪，但是啟動類加載器默認(rèn)只加載<Java_Runtime_Home>/lib路徑下的類，在該路徑下并沒有ObjectTest類搅幅，所以啟動類加載器無法加載茄唐，只能向下傳遞給子類加載器砸讳，最終會將請求傳遞到系統(tǒng)類加載器中簿寂，但是系統(tǒng)類加載器也無法進(jìn)行加載，會拋出異常常遂。
為什么克胳，why？
這是因為以java.開頭的是核心API包捏雌，需要訪問權(quán)限笆搓，強(qiáng)制加載會拋出異常，任何以java.開頭的包都會報錯：
Exception in thread "main" java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang
此異常是代碼層面拋出的肤频，并不是native方法虛擬機(jī)底層拋出宵荒，源碼可見(ClassLoader類)：
if ((name != null) && name.startsWith("java.")) {
throw new SecurityException
("Prohibited package name: " +
name.substring(0, name.lastIndexOf('.')));
}
此時，你會不會又突發(fā)奇想侠讯，我自己定義一個類少孝，放在<Java_Runtime_Home>/lib路徑下會如何？
編寫代碼袁翁，并打成jar包粱胜，jar包的名稱就叫做 jiaboyan.jar：
jar cvf jiaboyan.jar com\jiaboyan\test\ObjectTest.class
接下來狐树，把jiaboyan.jar包放入到<Java_Runtime_Home>/lib下抑钟，也同時放入到<Java_Runtime_Home>/lib/ext，并同時保留截圖中的代碼幻件，如圖所示：
執(zhí)行main()方法绰沥，結(jié)果如下：
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@8fd9b4d
從輸出可以看出贺待，放置到<Java_Runtime_Home>/lib目錄下的ObjectTest.class類并沒有被啟動類加載器加載徽曲，而是由擴(kuò)展類加載器加載了。
why麸塞？不是說了委派給最頂層的類加載進(jìn)行加載嗎秃臣？其實(shí)，這是由于虛擬機(jī)出于安全角度考慮哪工，不會加載<Java_Runtime_Home>/lib中的陌生類奥此，開發(fā)者把自定義的類放置到此目錄下啟動類加載器是不會進(jìn)行加載的。
下一篇正勒，將會對類加載器源碼進(jìn)行分析５迷骸Ｉ迪场章贞！
