classLoader的基本理解

panshaobinSB

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先看下图：

有四个不同的类加载器：
1，启动类加载器：顾名思义，是一个在jvm启动时候的类加载器，由于此时要加载JAVA_HOME/lib中的类（也可以指定-Xbootclasspath为加载路径），所以这玩意不可能本身是java写就的，没错，它是用C++开发的。
2，扩展类加载器：由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，负责加载JAVA_HOME/lib/ext中的类；
3，应用程序类加载器：由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现，一般程序员所写的程序都是通过这个来默认加载的，这个加载器我们可以通过ClassLoader的getSystemClassLoader()来获得；
4，用户自定义类加载器：程序员自己通过继承ClassLoader来实现自己的类加载器；

import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;

/*
分析BootstrapClassLoader/ExtClassLoader/AppClassLoader的加载路径
*
*/

public class ClassPath_of_Bootstrap_Ext_AppClassLoader
{
	public static void main(String[] args)
	{
		System.out.println("BootstrapClassLoader 的加载路径: ");
		
		URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
		for(URL url : urls)
			System.out.println(url);
		System.out.println("----------------------------");
				
		//取得扩展类加载器
		URLClassLoader extClassLoader = (URLClassLoader)ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent();

		System.out.println(extClassLoader);
		System.out.println("扩展类加载器 的加载路径: ");
		
		urls = extClassLoader.getURLs();
		for(URL url : urls)
			System.out.println(url);
		
		System.out.println("----------------------------");
				
		
		//取得应用(系统)类加载器
		URLClassLoader appClassLoader = (URLClassLoader)ClassLoader.getSystemClassLoader();
		
		System.out.println(appClassLoader);
		System.out.println("应用(系统)类加载器 的加载路径: ");
		
		urls = appClassLoader.getURLs();
		for(URL url : urls)
			System.out.println(url);
				
		System.out.println("----------------------------");	
	}
}

输出结果：
BootstrapClassLoader 的加载路径:
file:/C:/jdk1.7.0_01/jre/lib/resources.jar
file:/C:/jdk1.7.0_01/jre/lib/rt.jar
file:/C:/jdk1.7.0_01/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/C:/jdk1.7.0_01/jre/lib/jsse.jar
file:/C:/jdk1.7.0_01/jre/lib/jce.jar
file:/C:/jdk1.7.0_01/jre/lib/charsets.jar
file:/C:/jdk1.7.0_01/jre/classes
----------------------------
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@3e389405
扩展类加载器的加载路径:
file:/C:/jdk1.7.0_01/jre/lib/ext/dnsns.jar
file:/C:/jdk1.7.0_01/jre/lib/ext/localedata.jar
file:/C:/jdk1.7.0_01/jre/lib/ext/sunec.jar
file:/C:/jdk1.7.0_01/jre/lib/ext/sunjce_provider.jar
file:/C:/jdk1.7.0_01/jre/lib/ext/sunmscapi.jar
file:/C:/jdk1.7.0_01/jre/lib/ext/zipfs.jar
----------------------------
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@a200d0c
应用(系统)类加载器的加载路径:
file:/E:/JAVA/JVM_Class_Reflect_Thread/ClassPath_of_Bootstrap_Ext_AppClassLoader/bin/
----------------------------

ClassLoader抽象类的几个关键方法：

（1）       loadClass

此方法负责加载指定名字的类，ClassLoader的实现方法为先从已经加载的类中寻找，如没有则继续从parent ClassLoader中寻找，如仍然没找到，则从System ClassLoader中寻找，最后再调用findClass方法来寻找，如要改变类的加载顺序，则可覆盖此方法

（2）       findLoadedClass

此方法负责从当前ClassLoader实例对象的缓存中寻找已加载的类，调用的为native的方法。

（3）       findClass

此方法直接抛出ClassNotFoundException，因此需要通过覆盖loadClass或此方法来以自定义的方式加载相应的类。

（4）       findSystemClass

此方法负责从System ClassLoader中寻找类，如未找到，则继续从Bootstrap ClassLoader中寻找，如仍然为找到，则返回null。

（5）       defineClass

此方法负责将二进制的字节码转换为Class对象

（6）       resolveClass

此方法负责完成Class对象的链接，如已链接过，则会直接返回。

看了上面balabala一段，好，问题来了：
1，sun.misc.Launcher是什么gui？
2，各个不同的类加载器之间到底有啥优先级或是什么关系？
3，如果各个类加载器间是有顺序的，那是如何实现这种关系的？
4，自己实现一个类加载器到底有什么意义？
5，如果类加载的时候有优先级，这种是一定的？还是只是一种推荐的原则？

1：这是 JRE 类库，JDK 的 src 中没有，需要到下面这个地址去下载 OpenJDK 6 的源代码：
http://download.java.net/openjdk/jdk6/
压缩文件有 42.17MB，解压后有 254MB，拥有 28000 多个文件。
假如解压到 %OPENJDK6_HOME% 目录中，sun.misc.Launcher 位于 %OPENJDK6_HOME%/jdk/src/share/classes/sun/misc 目录里。

主要代码：

public class Launcher  {
public Launcher() {
ExtClassLoader extclassloader;
try {
//初始化extension classloader
extclassloader = ExtClassLoader.getExtClassLoader();
} catch(IOException ioexception) {
throw new InternalError("Could not create extension class loader");
}
try {
//初始化system classloader，parent是extension classloader
loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extclassloader);
} catch(IOException ioexception1) {
throw new InternalError("Could not create application class loader");
}
//将system classloader设置成当前线程的context classloader（将在后面加以介绍）
Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader);
......
}
public ClassLoader getClassLoader() {
//返回system classloader
return loader;
}
}
 
extension classloader的部分代码：
static class Launcher$ExtClassLoader extends URLClassLoader {
 
public static Launcher$ExtClassLoader getExtClassLoader()
throws IOException
{
File afile[] = getExtDirs();
return (Launcher$ExtClassLoader)AccessController.doPrivileged(new Launcher$1(afile));
}
private static File[] getExtDirs() {
//获得系统属性“java.ext.dirs”
String s = System.getProperty("java.ext.dirs");
File afile[];
if(s != null) {
StringTokenizer stringtokenizer = new StringTokenizer(s, File.pathSeparator);
int i = stringtokenizer.countTokens();
afile = new File;
for(int j = 0; j < i; j++)
afile[j] = new File(stringtokenizer.nextToken());
 
} else {
afile = new File[0];
}
return afile;
}
}
 
system classloader的部分代码：
static class Launcher$AppClassLoader extends URLClassLoader
{
 
public static ClassLoader getAppClassLoader(ClassLoader classloader)
throws IOException
{
//获得系统属性“java.class.path”
String s = System.getProperty("java.class.path");
File afile[] = s != null ? Launcher.access$200(s) : new File[0];
return (Launcher$AppClassLoader)AccessController.doPrivileged(new Launcher$2(s, afile, classloader));
}
}

extension classloader是使用系统属性“java.ext.dirs”设置类搜索路径的，并且没有parent。
system classloader是使用系统属性“java.class.path”设置类搜索路径的，并且有一个parent classloader。
Launcher初始化extension classloader，system classloader，并将system classloader设置成为context classloader，但是仅仅返回system classloader给JVM。

2：其实类加载器间有树状关系，这种关系又称为双亲委派模型，就是要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的父加载器，当收到加载类的请求的时候，本身的类加载器不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派（代理）父类去加载，直到父加载器无法完成这个加载请求时，子加载器才会尝试自己去加载，但要注意的是，类加载器的父子概念不是通过继承来实现的，而是通过组合来复用父加载器代码（不明白是吧？下面要看一下loadClass方法的实现就可以了）

组合实现父子关系的解析：父子关系在ClassLoader的实现中有一个 ClassLoader类型的属性，我们可以在自己实现自定义的ClassLoader的时候初始化定义，而这三个系统定义的ClassLoader的父子关系分别是AppClassLoader————》（Parent）ExtClassLoader————————》（parent）BootClassLoader(null c++实现),就是为什么打印出来的ExtClassLoader的parent是null的原因，因为C++实现的bootClassLoader不算是java类

3：

protected synchronized Class<?> loadClass(String name,boolean resolve) throws ClassNotFoundException {

//检查请求的类是否已经被加载过了
//JVM判断类是否被加载有两个条件：完整类名是否一样、ClassLoader是否是同一个。
Class c = findLoadedClass(name);
if(c == null){
   try{
       if(parent != null){
            c = parent.loadClass(name,false);//丢给它爹
       }else{
          c = findBootstrapClassOrNull(name);//如果没爹，丢给老祖宗
       }
   }catch(ClassNotFoundException e){
       //说明父类无法完成加载
   }
   if(c == null){ //只好自己加载了
       c = find(name);
   }
   ......
}
}

问题又来了：
6，什么时候会父加载器会加载失败？
暂时理解为每个类加载器都有一个指定的加载范围，也就是一个指定的加载目录，所以如果该请求加载的类超出了自己本身的加载目录范围，这个类加载器就会无能为力，让最初的子类自己加载了。

5：一般来说，父类优先的策略就足够好了。在某些情况下，可能需要采取相反的策略，即先尝试自己加载，找不到的时候再代理给父类加载器。这种做法在Java的Web容器中比较常见，也是Servlet规范推荐的做法。比如，Apache Tomcat为每个Web应用都提供一个独立的类加载器，使用的就是自己优先加载的策略。IBM WebSphere Application Server则允许Web应用选择类加载器使用的策略。

一个典型的例子是JNDI,JDBC,JCE,JAXB,JBI这些服务，因为需要调用由独立厂商实现并部署在应用程序的classPath下的JNDI提供者代码，就会出现父类加载器请求子类加载器去完成类加载动作。

热部署OSGI（未了解）

4，自己实现类加载器
类加载器及测试代码如下：

public class MyClassLoader extends ClassLoader {
	private String path = "c:/bin/";

	@Override
	protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
		String namePath = name.replace(".", "/");
		String classPath = path + namePath + ".class";
		InputStream is = null;
		ByteArrayOutputStream os = null;
		try {
			is = new FileInputStream(new File(classPath));
			os = new ByteArrayOutputStream();
			int b = 0;
			while ((b = is.read()) != -1) {
				os.write(b);
			}
			byte[] bytes = os.toByteArray();
			os.flush();
			return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}finally{
			try {
				if(os!=null)
					os.close();
				if(is!=null)
					is.close();
			} catch (IOException e1) {
				os=null;
			   is = null;
			}		
		}
		return null;
	}

	@SuppressWarnings("unchecked")
	public static void main(String[] args) {
		MyClassLoader myLoader = new MyClassLoader();
		try {
		         Class myClass = myLoader.loadClass("com.ldh.loader.HelloWorld");
		         Object obj = myClass.newInstance();
		         Method method = myClass.getMethod("say", null);
		         method.invoke(obj, null);
		} catch (Exception e) {
		     e.printStackTrace();
		}
	}
}

public class HelloWorld {
   public void say(){
	 System.out.println("hello,world");
   }
}

HelloWorld类放在c:/bin/目录下.

   最后谈一下loadClass()和forName()的区别.
   从上可以看出调用loadClass(name),相当于调用loadClass(name,false),表示只加载类,不连接初始化类,调用newInstance()才真正完成连接初始化操作.
    Class.forName("xxxx")等同于Class.forName("xxxx",true,loader).true,表示载入实例的同时也载入静态初始化区块；false，表示只会加载该类别，但不会调用其静态初始化区块，只有等到整个程序第一次实例化某个类时，静态初始化区块才会被调用
    在大多情况下loadClass()和forName()可以互用, 可以把ClassLoader.loadClass()看成是更底层的操作.在某些必须初始化类的场合,比如加载JDBC驱动,只能使用forName()方法了

资料：
http://blog.csdn.net/vking_wang/article/details/17162327
http://www.infoq.com/cn/articles/cf-Java-class-loader/
http://blog.csdn.net/irelandken/article/details/7048817
http://www.cnblogs.com/mailingfeng/archive/2012/07/02/2573419.html
http://xjtom78.iteye.com/blog/898882
http://liudeh-009.iteye.com/blog/1463388