Java类加载器学习1——类加载器的基本概念

2021-10-19 03:44:33

一、程序使用java类的运行顺序

当程序主动使用某个类的时候，若该类还未被加载至内存中，系统会通过加载，连接，初始化三个步骤对类进行初始化，有事也把这三个步骤称为类加载或者类的初始化。

1 类的加载

将被编译的.java而成为.class字节码读入JVM内存并为之创建一个java.lang.Class对象，也就是说当程序中使用任何类的时候系统都会为之建立一个java.lang.Class对象。类的加载由类加载器完成，类加载器通常有JVM提供，我们称JVM提供的类加载器为系统类加载器。当然实际的情况可能更加复杂比如Java字节代码可能是通过工具动态生成的，也可能是通过网络下载的。

2 类的连接

当生成一个对应的.class对象后，接着会进入连接阶段，会将类的二进制数据合并到JRE中，该阶段又认为验证，准备，解析三个阶段。

3 类的初始化

由JVM负责对类进行初始化，主要就是对静态属性进行初始化。(1)声明静态属性时指定初始值 (2)使用静态初始化块为静态属性指定初始值。

本文主要讲解第一个步骤——类的加载。

二、类的加载的基本概念

基本上所有的类加载器都是java.lang.ClassLoader类的一个实例。java.lang.ClassLoader类的基本职责就是根据一个指定的类的名称，找到或者生成其对应的字节代码，然后从这些字节代码中定义出一个Java类，即java.lang.Class类的一个实例。除此之外ClassLoader还负责加载Java应用所需的资源，如图像文件和配置文件等。不过本文只讨论其加载类的功能。为了完成加载类的这个职责，ClassLoader提供了一系列的方法。JDK中几个比较重要的方法:

getParent()
返回委托的父类加载器

loadClass(String name)
加载名称为name的类，返回的结果是java.lang.Class类的实例

findClass(String name)
查找名称为name的类，返回的结果是java.lang.Class类的实例

findLoadedClass(String name)
查找名称为 name的已经被加载过的类，返回的结果是 java.lang.Class类的实例

defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)
把字节数组b中的内容转换成Java类，返回的结果是java.lang.Class类的实例。此方法被声明为final

resolveClass(Class<?> c)
链接指定的Java类

上述name是二进制名，按照《Java Language Specification》的定义，任何作为String类型参数传递给ClassLoader中方法的类名称都必须是一个二进制名称。有效类名称的示例包括：

"java.lang.String"
"javax.swing.JSpinner$DefaultEditor"
"java.security.KeyStore$Builder$FileBuilder$1"
"java.net.URLClassLoader$3$1"

三、类加载器的分类

Java 中的类加载器大致可以分成两类，一类是系统(JVM)提供的，一类是由Java应用开发人员编写的。

系统提供的类加载器主要有下面三个：

引导类加载器(bootstrap class loader)
用来加载 Java 的核心库，是用原生代码(C++)来实现的，并不继承自java.lang.ClassLoader。

扩展类加载器(extensions class loader)
用来加载Java的扩展库。Java虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。

系统类加载器(system class loader)
根据Java应用的类路径(CLASSPATH)来加载Java类。一般来说Java应用的类都是由它来完成加载的。可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它。

除了系统提供的类加载器外开发人员可以通过继承java.lang.ClassLoader类的方式实现自己的类加载器，以满足一些特殊的需求。

除了引导类加载器外，所有的类加载器都有一个父类加载器。通过getParent()方法可以得到。对于系统提供的类加载器来说，系统类加载器的父类加载器是扩展类加载器，而扩展类加载器的父类加载器是引导类加载器；对于开发人员编写的类加载器来说，其父类加载器是加载此类加载器Java类的类加载器。因为类加载器Java类如同其它的Java类一样，也要由类加载器来加载的。一般来说开发人员编写的类加载器的父类加载器是系统类加载器。类加载器通过这种方式组织起来，形成树状结构。树的根节点就是引导类加载器。看一张传智播客的图

看一段测试代码

public class Test
{

 public static void main(String[] args)
 {

  // sun.misc.Launcher$AppClassLoader
  System.out.println(Test.class.getClassLoader().getClass().getName());

  // null
  // 类加载器本身也是java类，也需要被加载，但是第一个加载器如果是java类的话，被谁来加载呢？
  // 答案BootStrap是第一个类加载器，是C++代码写成的二进制代码，这里通过java获取不了
  System.out.println(System.class.getClassLoader());

  // sun.misc.Launcher$AppClassLoader——>sun.misc.Launcher$ExtClassLoader——>null
  ClassLoader loader = Test.class.getClassLoader();
  while (null != loader)
  {
   System.out.println(loader.getClass().getName());
   loader = loader.getParent();
  }
  System.out.println(loader);
 }

}

四、类加载器的父类委托机制

Java的类加载器自从JDK1.2开始便引入了一条机制，叫做父类委托机制。

一个类需要被加载的时候，JVM先会调用他的父类加载器进行加载。如果父类加载器加载不了，再使用其子类进行加载。当然这类所说的父类加载器，不一定他们之间是继承的关系，有可能仅仅是包装的关系。不能片面理解。

当Java虚拟机要加载类时，如果上一级加载器可以加载则交由上一级加载，如用户编写一个java.lang.System类，交给AppClassLoader加载—>ExtClassLoader加载—>BootStrap加载，而rt.jar这个包中本来就有一个System类，所以用户编写的System类不起作用。如果BootStrap加载不到，则将由ExtClassLoader加载—>AppClassLoader加载，最后还加载不了就返回ClassNotFoundException异常，不会交给发起请求的加载器的子加载器。

Java之所以出现这条机制，因为是处于安全性考虑。害怕用户自己定义class文件然后自己写一个类加载器来加载原本应该是JVM自己加载的类。这样会是JVM虚拟机混乱或者说会影响到用户的安全。

参考地址

http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/index.html#major5

http://blog.csdn.net/a352193394/article/details/7343385

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