【Java 类加载Classloader】

开发人员对java.lang.ClassNotFoundExcetpion这个异常肯定都不陌生，这背后就涉及到了java技术体系中的类加载。Java的类加载机制是技术体系中比较核心的部分，虽然和大部分开发人员直接打交道不多，但是对其背后的机理有一定理解有助于排查程序中出现的类加载失败等技术问题，对理解java虚拟机的连接模型和java语言的动态性都有很大帮助。

 

The Java Classloader is a part of the Java Runtime Environment that dynamically loads Java classes into the Java Virtual Machine. Usually classes are only loaded on demand. The Java run time system does not need to know about files and file systems because of classloaders. Delegation is an important concept to understand when learning about classloaders.

 

 

JVM预定义的三种类型类加载器，当一个 JVM启动的时候，Java缺省开始使用如下三种类型类装入器：

　　启动（Bootstrap）类加载器：引导类装入器是用本地代码实现的类装入器，它负责将 <Java_Runtime_Home>/lib下面的核心类库或-Xbootclasspath选项指定的jar包加载到内存中。由于引导类加载器涉及到虚拟机本地实现细节，开发者无法直接获取到启动类加载器的引用，所以不允许直接通过引用进行操作。

　　扩展（Extension）类加载器：扩展类加载器是由Sun的ExtClassLoader（sun.misc.Launcher$ExtClassLoader）实现的。它负责将< Java_Runtime_Home >/lib/ext或者由系统变量-Djava.ext.dir指定位置中的类库加载到内存中。开发者可以直接使用标准扩展类加载器。

　　系统（System）类加载器：系统类加载器是由 Sun的 AppClassLoader（sun.misc.Launcher$AppClassLoader）实现的。它负责将系统类路径java -classpath或-Djava.class.path变量所指的目录下的类库加载到内存中。开发者可以直接使用系统类加载器。

　　除了以上列举的三种类加载器，还有一种比较特殊的类型就是线程上下文类加载器.

 

Java 中的类加载器是加载Java类文件（*.class）的一个类。Java代码被javac 编译器编译后以字节码的形式保存到类文件，JVM（Java虚拟机）通过操作类文件里的字节码来执行Java程序。类加载器负责从文件系统、网络或任何其 它资源中加载类文件。

 

 

类装载器工作机制

类装载器就是寻找类的字节码文件，并构造出类在JVM内部表示的对象组件。在Java中，类装载器把一个类装入JVM中，要经过以下步骤：

(1) 装载：查找和导入Class文件；

(2) 链接：把类的二进制数据合并到JRE中；

    (a)校验：检查载入Class文件数据的正确性；

    (b)准备：给类的静态变量分配存储空间；

    (c)解析：将符号引用转成直接引用；

(3) 初始化：对类的静态变量，静态代码块执行初始化操作

 

 

类加载有三种方式：

1、命令行启动应用时候由JVM初始化加载

2、通过Class.forName()方法动态加载

3、通过ClassLoader.loadClass()方法动态加载

 

 

假设你有一个应用需要的类叫作Abc.class，首先加载这个类的请求由 Application类加载器委托给它的父类加载器Extension类加载器，然后再委托给Bootstrap类加载器。Bootstrap类加载器 会先看看rt.jar中有没有这个类，因为并没有这个类，所以这个请求由回到Extension类加载器，它会查看jre/lib/ext目录下有没有这 个类，如果这个类被Extension类加载器找到了，那么它将被加载，而Application类加载器不会加载这个类；而如果这个类没有被 Extension类加载器找到，那么再由Application类加载器从classpath中寻找。记住classpath定义的是类文件的加载目 录，而PATH是定义的是可执行程序如javac，java等的执行路径。

 

JVM的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的，类的层次关系和加载顺序可以由下图来描述：  

 

(1)加载器介绍 

1)BootstrapClassLoader（启动类加载器） 

　　负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class，加载System.getProperty(“sun.boot.class.path”)所指定的路径或jar。 

2)ExtensionClassLoader（标准扩展类加载器） 

　　负责加载java平台中扩展功能的一些jar包，包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包。载System.getProperty(“java.ext.dirs”)所指定的路径或jar。 

3)AppClassLoader（系统类加载器） 

　　负责记载classpath中指定的jar包及目录中class 

4)CustomClassLoader（自定义加载器） 

　　属于应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader，如tomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现。