深入Java虚拟机（九）：类加载器和双亲委派模型-优快云博客

本文深入探讨Java类加载过程，解析双亲委派模型的工作原理，以及自定义类加载器的实现步骤。同时，详细介绍了Tomcat的类加载机制，包括Bootstrap、System、Common和Webapp类加载器的角色和加载顺序。

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类的唯一性

判断是否为同一个类的条件：

类的完整类名必须一致，包括包名。
加载这个类的ClassLoader(指ClassLoader实例对象)必须相同。

//创建两个不同的自定义类加载器实例
FileClassLoader loader1 = new FileClassLoader(rootDir);
FileClassLoader loader2 = new FileClassLoader(rootDir);
//通过findClass创建类的Class对象
Class<?> object1=loader1.findClass("com.john.classloader.DemoObj");
Class<?> object2=loader2.findClass("com.john.classloader.DemoObj");

System.out.println("obj1:"+object1.hashCode());//obj1:723074861
System.out.println("obj2:"+object2.hashCode());//obj2:895328852

双亲委派模型

BootStrap ClassLoader称为启动类加载器，是Java类加载层次中最顶层的类加载器，负责加载JDK中的核心类库，由C++实现，是虚拟机自身的一部分，没有父类。

EtxClassLoader称为扩展类加载器，负责加载Java的扩展类库，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。默认加载JAVA_HOME/jre/lib/ext/目下的所有jar。它由Java语言实现，父类加载器为null。

AppClassLoader称为系统类加载器，负责加载应用程序classpath目录下的所有jar和class文件。一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。它由Java语言实现，父类加载器为ExtClassLoader。

UserClassLoader称为自定义类加载器，父类加载器为AppClassLoader。

工作过程：

如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

优点

1、避免重复加载，当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次。

2、考虑到安全因素，java核心api中定义类型只会被启动类加载器加载，不会被随意替换。

自定义类加载器

ClassLoader类主要方法介绍：

1、loadClass(String)

该方法加载指定名称（包括包名）的二进制类型，该方法在JDK1.2之后不再建议用户重写但用户可以直接调用该方法，loadClass()方法是ClassLoader类自己实现的，该方法中的逻辑就是双亲委派模式的实现，其源码如下：

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
      throws ClassNotFoundException
  {
      synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
          // 先从缓存查找该class对象，找到就不用重新加载
          Class<?> c = findLoadedClass(name);
          if (c == null) {
              long t0 = System.nanoTime();
              try {
                  if (parent != null) {
                      //如果找不到，则委托给父类加载器去加载
                      c = parent.loadClass(name, false);
                  } else {
                  //如果没有父类，则委托给启动加载器去加载
                      c = findBootstrapClassOrNull(name);
                  }
              } catch (ClassNotFoundException e) {
                  // ClassNotFoundException thrown if class not found
                  // from the non-null parent class loader
              }

              if (c == null) {
                  // If still not found, then invoke findClass in order
                  // 如果都没有找到，则通过自定义实现的findClass去查找并加载
                  c = findClass(name);

                  // this is the defining class loader; record the stats
                  sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                  sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                  sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
              }
          }
          if (resolve) {//是否需要在加载时进行解析
              resolveClass(c);
          }
          return c;
      }
  }

当类加载请求到来时，先从缓存中查找该类对象，如果存在直接返回，如果不存在则交给该类加载去的父加载器去加载，倘若没有父加载则交给顶级启动类加载器去加载，最后倘若仍没有找到，则使用findClass()方法去加载。

2、findClass(String)
在JDK1.2之前，在自定义类加载时，总会去继承ClassLoader类并重写loadClass方法，从而实现自定义的类加载类，但是在JDK1.2之后已不再建议用户去覆盖loadClass()方法，而是建议把自定义的类加载逻辑写在findClass()方法中，从前面的分析可知，findClass()方法是在loadClass()方法中被调用的，当loadClass()方法中父加载器加载失败后，则会调用自己的findClass()方法来完成类加载，这样就可以保证自定义的类加载器也符合双亲委托模式。

3、defineClass(byte[] b, int off, int len)
defineClass()方法是用来将byte字节流解析成JVM能够识别的Class对象。

自定义类加载器主要步骤：

1、继承ClassLoader类

2、重写findClass方法，之前已经提过在JDK1.2之前，在自定义类加载时，总会去继承ClassLoader类并重写loadClass方法，但是在JDK1.2之后引入了双亲委派模型，如果再重写loadClass方法每次都要重写里面双亲委派的逻辑，所以建议重写findClass方法。

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
      // 获取类的字节数组
      byte[] classData = getClassData(name);  
      if (classData == null) {
          throw new ClassNotFoundException();
      } else {
          //使用defineClass生成class对象
          return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
      }
  }

tomcat类加载机制

如上图所示，tomcat在初始化时创建以下类加载器：

Bootstrap 类加载器

加载JVM启动所需的类以及标准扩展类($JAVA_HOME/jre/lib/ext下)

System类加载器

加载tomcat启动所需的类，通常在catalina.bat或者catalina.sh中指定。位于CATALINA_HOME/bin下。
包含一下类：$CATALINA_HOME/bin/bootstrap.jar:tomcat server启动所需的main方法，
$CATALINA_BASE/bin/tomcat-juli.jar：日志接口实现类，包含java.util.loggingAPI 。

Common 类加载器

这个类加载器包含对Tomcat内部类和所有Web应用程序都可见的附加类。位于 $CATALINA_BASE/lib下

webappclassloader

每个web应用都有一个对应的类加载器实例，该类加载器也使用代理模式，所不同的是它是首先尝试去加载某个类，如果找不到再代理给父类加载器。这与一般加载器的顺序是相反的。这是java servlet规范中的推荐做法，其目的是是的web应用自己的类优先级高与web容器提供的类。这种代理模式的一个例外是：Java核心库是不再查找范围之内的。这也是为了保证Java核心库的类型安全。

因此，从web应用程序的角度来看，类或资源加载的顺序如下：