JVM的ClassLoader

一、 什么是ClassLoader？

 

“A class loader is an object that is responsible for loading classes”——java.lang.ClassLoader；

显而易见，classLoader就是类加载器的意思，通过它将类（从.class文件到jvm中的class）加载到jvm中；

但是classLoader也是一个Object，它是怎么加载到jvm中的呢，不是所有的java类都是通过classLoader加载的吗？

所以，肯定有一个classLoader不需要通过类加载来装入jvm；

jvm中的bootstrap classloader就是这样的一个类加载器，它是jvm实现的一部分。

 

二、   JVM有哪些ClassLoader？

 

明白了什么是classLoader，那么classLoader有哪些呢？

 

上面提到JVM自己实现了一个ClassLoader——BootstrapClassLoader；和JVM一样，BootstrapClassLoader是用本地代码实现的，它负责加载核心JavaClass（即所有java.*开头的类）。

另外，jvm还提供了两个类加载器，ExtensionClassLoader和SystemClassLoader；

他们都是用java编写的，都是java.lang.ClassLoader的子类，由Bootstrap ClassLoader加载后才能使用；

其中Extension ClassLoader负责加载扩展的Javaclass（例如所有javax.*开头的类和存放在JRE的ext目录下的类），System ClassLoader负责加载应用程序自身的类。

当然，开发者自己也可以实现自定义的classLoader。

 

总之，JVM中包含的ClassLoader有：

• Bootstrap ClassLoader，负责加载核心JavaClass（例如所有java.*开头的类）
• Extension ClassLoader，负责加载扩展的Javaclass（由变量-Djava.ext.dirs决定，默认为jdk1.6.0_32/jre/lib/ext；/usr/java/packages/lib/ext），
• System ClassLoader，负责加载应用程序自身的类。

这三个类加载器存在parent关系，但这个parent不是指的继承的关系，而是他们的实例被谁加载的关系； System ClassLoader的Parent是Extension ClassLoader，而Extension ClassLoader的Parent为Bootstrap ClassLoader。

 

 

理论总是枯燥的，还是动手实现吧，通过代码查看他们parent，如下：

 

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

输出为：

 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@42e816
 null

 

ExtClassLoader的parent不是java类，所以为null。

 

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补充：类加载器对应的java类

bootstrap classloader --------  对应jvm中某c++写的dll类

Extenson ClassLoader ---------对应Launcher内部类ExtClassLoader

System ClassLoader   --------对应Launcher内部类AppClassLoader

User Custom ClassLoader  ---对应任何自定义的URLClassLoader子类（也可以继承SecureClassLoader或者直接继承ClassLoader）

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三、   ClassLoader加载机制

 

classloader 加载类用的是全盘负责双亲委托机制；

全盘负责就是加载一个Class的时候，这个Class所依赖的和引用的所有 Class也由这个classloader负责载入，除非是显式的使用另外一个classloader载入；

双亲委托机制则是先让parent类加载器寻找，只有在parent找不到的情况下才在自己的类路径中去寻找；

此外类加载还采用了cache机制，如果 cache中保存了这个Class就直接返回它，如果没有才从文件中读取和转换Class，并存入cache；这就是为什么我们修改了Class但是必须重新启动JVM才能生效的原因。

 

四、  ClassLoader加载class的过程

 

知道了classLoader的加载机制，那么加载class的过程也就很容易理解了，如下：

1) 检测此Class是否载入过（即在cache中是否有此Class），如果有到8,如果没有到2

2) 如果parent classloader不存在（没有parent，那parent一定是bootstrap classloader了），到4

  3) 请求parent classloader载入，如果成功到8，不成功到5

4) 请求jvm从bootstrap classloader中载入，如果成功到8

5) 寻找Class文件（从与此classloader相关的类路径中寻找）。如果找不到则到7.

6) 从文件中载入Class，到8.

7)  抛出ClassNotFoundException.

8)  返回Class.

其中5.6步我们可以通过覆盖ClassLoader的findClass方法来实现自己的载入策略。甚至覆盖loadClass方法来实现自己的载入过程。

 

五、自定义ClassLoader

 

现在已经了解了classloader的原理和加载机制，那么我们可以实现一个自定义的classLoader。

       实现自定义classLoader，我觉得最根本的目的是为了使用自定义的classPath，其实有多种方式来满足这个需求，例如

• 生成URLClassLoader的时候指定自定义的classPath，可以实现运行时的动态加载；
• 通过继承URLClassLoader来实现自定义的classLoader，使用URLClassLoader的寻址逻辑，加载自定义的ClassPath；
• 通过继承ClassLoader来实现自定义的classLoader，可以实现自定义的classPath寻址和class文件的读取；

当然还有其他的方式可以实现自定义的classLoader，重要的是根据不同的需求来实现合适的ClassLoader。