java ClassLoader

一、什么是 ClassLoader？

ClassLoader（类加载器） 是 Java 虚拟机（JVM）用来加载 .class 文件（字节码）的对象。它负责把类的字节码文件读进内存，并转换成 JVM 可以识别的 Class 对象。

简单来说，你写的 Java 代码会被编译成 .class 文件，运行时由 ClassLoader 加载进 JVM，才能被执行。

分析一下 ClassLoader 的作用：

1. 加载类：把磁盘上的 .class 文件或 jar 包里的类加载到内存。
2. 隔离类：不同 ClassLoader 加载的类，哪怕名字一样，也可能是不同的类型（类隔离，常用于插件机制）。
3. 资源查找：不仅加载类，还可加载配置文件、图片等资源。
4. 扩展性：你可以自定义 ClassLoader，实现特殊的类加载逻辑（如加密、网络加载等）。

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二、ClassLoader 的分类（JVM 默认有三种）

1. Bootstrap ClassLoader（引导类加载器）

   • 加载 Java 核心类库（rt.jar），比如 java.lang.*、java.util.*
   • 不是 Java 实现的，没有对应的 Java 对象，通常在代码里表现为 null

2. Extension ClassLoader（扩展类加载器）

   • 加载 $JAVA_HOME/lib/ext 目录下的 jar 包
   • 对应类是 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader

3. Application ClassLoader（系统类加载器）

   • 加载应用 classpath 下的类和 jar
   • 对应类是 sun.misc.Launcher$AppClassLoader

你也可以自己写 ClassLoader，做一些特殊用途。

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三、双亲委派机制是什么？为什么需要？

这是 Java 类加载器设计的一个重要机制。双亲委派机制的核心思想是：一个 ClassLoader 在加载类时，首先把请求交给父级 ClassLoader，只有父级无法加载时，自己才尝试加载。

步骤解析：

1. 收到加载请求：比如你要加载 java.lang.String。
2. 请求父 ClassLoader：当前 ClassLoader 先让父 ClassLoader 去加载。
3. 递归委托：一直委托到 Bootstrap ClassLoader。
4. 父级加载成功：如果父级能加载，直接返回该类。
5. 父级加载失败：如果父级没找到，才由当前 ClassLoader 自己加载。

代码伪流程：

Class findClass(String name) {
    // 1. 委托父加载器
    Class c = parent.loadClass(name);
    if (c != null) {
        return c;
    }
    // 2. 父加载器没找到，自己加载
    return this.findClass(name);
}

为什么要这样设计？

• 安全性：保证 Java 核心类不会被篡改——比如你不能自己写个 java.lang.String 并让 JVM 用你的类。
• 避免重复加载：一个类只会被一个 ClassLoader 加载一次，避免冲突。
• 层级清晰：不同类加载器只负责自己范围内的类，结构清晰。

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四、举个例子

假设你写了一个 com.example.MyClass，JVM 想加载它：

1. Application ClassLoader 收到请求，先问父级 Extension ClassLoader。
2. Extension ClassLoader 再问 Bootstrap ClassLoader。
3. Bootstrap ClassLoader找不到，返回。
4. Extension ClassLoader也找不到，返回。
5. Application ClassLoader最终自己加载 classpath 里的 com.example.MyClass。

而如果你试图加载 java.lang.String，Application ClassLoader会发现父级 Bootstrap ClassLoader已经加载了，直接返回，不会再自己加载。

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五、实际应用场景

• 插件开发：自定义 ClassLoader，实现插件隔离。
• 热部署：用自定义 ClassLoader加载新版本类，实现热替换。
• 安全沙箱：通过类加载器控制哪些类能被加载。

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总结

• ClassLoader 是 JVM 加载类和资源的工具，决定了类的来源和隔离性。
• 双亲委派机制 保证了安全和一致性，防止类被重复加载或被恶意篡改。