ClassLoader入门

  Java运行时系统组件，负责在运行时查找和装入类文件的类。创建自己的ClassLoader可以定制JVM，可以自定义如何将类文件引入系统。（ClassLoader:JVM中将类装入内存时使用）
   缺省的ClassLoader只知道如何从本地文件系统装入类文件，定制的则可以在运行时从远程的web服务器装入代码。
 
一、 ClassLoader结构
1.1、 ClassLoader的基本不标是对类的请求提供服务，当JVM需要使用类时，它根据名称向ClassLoader请求这个类，然后ClassLoader试图返回一个表示这个类的Class对象。
               请求类
       JVM————————————————————ClassLoader
          返回类对应的Class对象
   通过覆盖这个过程不同阶段的方法，我们便可以定制ClassLoader。

1.2、 重要方法解析
       loadClass(String name,boolean resolve) 是入口
      defineClass:接受由原始字节组成的数组并把它转化成Class对象
       findSystemClass:从本地文件系统装入类，它在本地文件系统寻找类文件。如果存在就使用defineClass将原始字节转换成Class对象
       resolveClass：解析类
       findLoadedClass:充当一个缓存，当请求loadClass装入类时，调用该方法来查看ClassLoader是否已经装入这个类（避免重新装入）。
    工作流：
  请求定制的ClassLoader装入类——检查远程web站点，查看是否存在所需的类——如果有，抓取这个类完成任务——没有，调用findSystemClass（事实上，为了效率一般是先调用findSystemClass)

二、 java 编译的工作方式
   通常，Java编译器不止是编译你要求它编译的类（还会连带编译所需要的）。
   Java编译器规则： 如果类不存在，或者与它的源码相比，类比较旧，那么类需要被编译

三： 附摘抄版ClassLoader 体系结构
原文出处：http://blog.chenlb.com/2009/06/java-classloader-architecture.html

jvm classLoader architecture：

Bootstrap ClassLoader/启动类加载器
主要负责jdk_home/lib目录下的核心 api 或 -Xbootclasspath 选项指定的jar包装入工作。
Extension ClassLoader/扩展类加载器
主要负责jdk_home/lib/ext目录下的jar包或 -Djava.ext.dirs 指定目录下的jar包装入工作。
System ClassLoader/系统类加载器
主要负责java -classpath/-Djava.class.path所指的目录下的类与jar包装入工作。
User Custom ClassLoader/用户自定义类加载器(java.lang.ClassLoader的子类)
在程序运行期间, 通过java.lang.ClassLoader的子类动态加载class文件, 体现java动态实时类装入特性。
类加载器的特性：

每个ClassLoader都维护了一份自己的名称空间， 同一个名称空间里不能出现两个同名的类。
为了实现java安全沙箱模型顶层的类加载器安全机制, java默认采用了 " 双亲委派的加载链 " 结构。
[img][/img]



classloader-architecture
[img][/img]


classloader-class-diagram

类图中， BootstrapClassLoader是一个单独的java类， 其实在这里， 不应该叫他是一个java类。因为，它已经完全不用java实现了。它是在jvm启动时， 就被构造起来的， 负责java平台核心库。

自定义类加载器加载一个类的步骤




classloader-load-class

ClassLoader 类加载逻辑分析， 以下逻辑是除 BootstrapClassLoader 外的类加载器加载流程：

// 检查类是否已被装载过  
Class c = findLoadedClass(name);  
if (c == null ) {  
     // 指定类未被装载过  
     try {  
         if (parent != null ) {  
             // 如果父类加载器不为空， 则委派给父类加载  
             c = parent.loadClass(name, false );  
         } else {  
             // 如果父类加载器为空， 则委派给启动类加载加载  
             c = findBootstrapClass0(name);  
         }  
     } catch (ClassNotFoundException e) {  
         // 启动类加载器或父类加载器抛出异常后， 当前类加载器将其  
         // 捕获， 并通过findClass方法， 由自身加载  
         c = findClass(name);  
     }  
} 

// 检查类是否已被装载过
Class c = findLoadedClass(name);
if (c == null ) {
     // 指定类未被装载过
     try {
         if (parent != null ) {
             // 如果父类加载器不为空， 则委派给父类加载
             c = parent.loadClass(name, false );
         } else {
             // 如果父类加载器为空， 则委派给启动类加载加载
             c = findBootstrapClass0(name);
         }
     } catch (ClassNotFoundException e) {
         // 启动类加载器或父类加载器抛出异常后， 当前类加载器将其
         // 捕获， 并通过findClass方法， 由自身加载
         c = findClass(name);
     }
}
线程上下文类加载器
java默认的线程上下文类加载器是 系统类加载器(AppClassLoader)。

// Now create the class loader to use to launch the application  
try {  
    loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);  
} catch (IOException e) {  
    throw new InternalError(  
"Could not create application class loader" );  
}   
 
// Also set the context class loader for the primordial thread.  
Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader); 

// Now create the class loader to use to launch the application
try {
    loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);
} catch (IOException e) {
    throw new InternalError(
"Could not create application class loader" );
}

// Also set the context class loader for the primordial thread.
Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader);
以上代码摘自sun.misc.Launch的无参构造函数Launch()。

使用线程上下文类加载器, 可以在执行线程中, 抛弃双亲委派加载链模式, 使用线程上下文里的类加载器加载类.
典型的例子有, 通过线程上下文来加载第三方库jndi实现, 而不依赖于双亲委派.
大部分java app服务器(jboss, tomcat..)也是采用contextClassLoader来处理web服务。
还有一些采用 hotswap 特性的框架, 也使用了线程上下文类加载器, 比如 seasar (full stack framework in japenese).

线程上下文从根本解决了一般应用不能违背双亲委派模式的问题.
使java类加载体系显得更灵活.

随着多核时代的来临, 相信多线程开发将会越来越多地进入程序员的实际编码过程中. 因此,
在编写基础设施时， 通过使用线程上下文来加载类, 应该是一个很好的选择。

当然, 好东西都有利弊. 使用线程上下文加载类, 也要注意, 保证多根需要通信的线程间的类加载器应该是同一个,
防止因为不同的类加载器, 导致类型转换异常(ClassCastException)。

为什么要使用这种双亲委托模式呢？

因为这样可以避免重复加载，当父亲已经加载了该类的时候，就没有必要子ClassLoader再加载一次。
考虑到安全因素，我们试想一下，如果不使用这种委托模式，那我们就可以随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义类型，这样会存在非常大的安全隐患，而双亲委托的方式，就可以避免这种情况，因为String已经在启动时被加载，所以用户自定义类是无法加载一个自定义的ClassLoader。
java动态载入class的两种方式：

implicit隐式,即利用实例化才载入的特性来动态载入class
explicit显式方式,又分两种方式:
java.lang.Class的forName()方法
java.lang.ClassLoader的loadClass()方法
用Class.forName加载类

Class.forName使用的是被调用者的类加载器来加载类的。
这种特性, 证明了java类加载器中的名称空间是唯一的, 不会相互干扰。
即在一般情况下, 保证同一个类中所关联的其他类都是由当前类的类加载器所加载的。

public static Class forName(String className)  
     throws ClassNotFoundException {  
     return forName0(className, true , ClassLoader.getCallerClassLoader());  
}   
 
/** Called after security checks have been made. */ 
private static native Class forName0(String name, boolean initialize,  
ClassLoader loader)  
     throws ClassNotFoundException; 

public static Class forName(String className)
     throws ClassNotFoundException {
     return forName0(className, true , ClassLoader.getCallerClassLoader());
}

/** Called after security checks have been made. */
private static native Class forName0(String name, boolean initialize,
ClassLoader loader)
     throws ClassNotFoundException;
上面中 ClassLoader.getCallerClassLoader 就是得到调用当前forName方法的类的类加载器

static块在什么时候执行?

当调用forName(String)载入class时执行,如果调用ClassLoader.loadClass并不会执行.forName(String,false,ClassLoader)时也不会执行.
如果载入Class时没有执行static块则在第一次实例化时执行.比如new ,Class.newInstance()操作
static块仅执行一次
各个java类由哪些classLoader加载?

java类可以通过实例.getClass.getClassLoader()得知
接口由AppClassLoader(System ClassLoader,可以由ClassLoader.getSystemClassLoader()获得实例)载入
ClassLoader类由bootstrap loader载入
NoClassDefFoundError和ClassNotFoundException

NoClassDefFoundError:当java源文件已编译成.class文件,但是ClassLoader在运行期间在其搜寻路径load某个类时,没有找到.class文件则报这个错
ClassNotFoundException:试图通过一个String变量来创建一个Class类时不成功则抛出这个异常