Java类加载器详解与机制-优快云博客

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本文详细介绍了Java类加载器的工作原理，包括系统提供的引导类加载器、扩展类加载器和应用程序类加载器，以及自定义类加载器的创建。类加载遵循双亲委托机制，确保了Java核心类库的安全性。同时，文章通过代码示例展示了如何自定义类加载器并加载类。

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首先知道我们写的.Java源码文件，经过javac.exe编译后成为了.class文件，.class文件中描述了类的各种信息，最终都需要加载到虚拟机之后才能运行和使用。而虚拟机如何加载这些.class文件？.class文件的信息进入到虚拟机后会发生什么变化？下面我们就来了解一下java类加载的过程：
我们写的类，首先会编译成字节码文件，然后通过Java 中的类加载器负责将我们需要使用的类，加载进内存。而类加载器大致可以分成两类，一类是系统提供的，另外一类则是由 Java 应用开发人员编写的。
当然jvm启动的时候，并不是一次性加载所有的类，而是根据需要动态去加载类，主要分为隐式加载和显示加载。
隐式加载：程序代码中不通过调用ClassLoader来加载需要的类，而是通过JVM类自动加载需要的类到内存中。例如，当我们在类中继承或者引用某个类的时候，JVM在解析当前这个类的时，发现引用的类不在内存中，那么就会自动将这些类加载到内存中。
　　显示加载：代码中通过Class.forName()，this.getClass.getClassLoader.LoadClass()，自定义类加载器中的findClass()方法等。

引导类加载器（bootstrap class loader）：

它用来加载 Java 的核心库(jre/lib/rt.jar)，是用原生C/C++代码来实现的，并不继承自java.lang.ClassLoader。加载扩展类和应用程序类加载器，并指定他们的父类加载器，因为不是java编写，所以在java中并无法展现，也获取不到。但是我们可以通过简单代码来查看它所负责加载类的路径：
package test;
public class Test01{
public static voidmain(String[]args){
System.out.println(System.getProperty(“sun.boot.class.path”));
}
}

打印结果如下：

D:\ develop\Java\jdk1.8.0_20\jre\lib\resources.jar;D:\Program
Files\Java\jdk1.8.0_20\jre\lib\rt.jar;D:\Program
Files\Java\jdk1.8.0_20\jre\lib\sunrsasign.jar;D:\Program
Files\Java\jdk1.8.0_20\jre\lib\jsse.jar;D:\Program
Files\Java\jdk1.8.0_20\jre\lib\jce.jar;D:\Program
Files\Java\jdk1.8.0_20\jre\lib\charsets.jar;D:\Program
Files\Java\jdk1.8.0_20\jre\lib\jfr.jar;D:\Program
Files\Java\jdk1.8.0_20\jre\classes

扩展类加载器（extensions class loader）：

它用来加载 Java 的扩展库(jre/ext/*.jar)。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。也可以通过System.out.println(System.getProperty(“java.ext.dirs”))查看加载类文件的路径。

打印结果如下：
D:\develop\Java\jdk1.8.0_20\jre\lib\ext;C:\WINDOWS\Sun\Java\lib\ext

系统类加载器（system class loader）：
它根据 Java 应用的类路径（CLASSPATH）来加载 Java 类。一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它，sun.misc.Launcher$AppClassLoader@58644d46
自定义类加载器（custom class loader）：
除了系统提供的类加载器以外，我们开发人员自己可以通过继承 java.lang.ClassLoader类的方式实现自己的类加载器，以满足一些特殊的需求。
```
类加载器的继承关系
```

在这里插入图片描述
ExtClassLoader，AppClassLoder继承URLClassLoader，而URLClassLoader继承ClassLoader，BoopStrapClassLoder不在上图中，因为它是由C/C++编写的，它本身是虚拟机的一部分，并不是一个java类。

jvm加载的顺序：BoopStrap ClassLoder-〉ExtClassLoader->AppClassLoder

类加载机制-双亲委托机制
咱先得弄清楚双亲委托机制到底是什么东西，它是是通过类加载器将class文件加载到虚拟机中以备调用，但是我们可以自己也写一个java.lang.String,来冒充jdk中的String, 假设这两个String都还没有加载，那么首先自身的加载器 AppClassLoader会去内存中找，找不到，直到bootstrap也在内存中找不到，那这时bootstrap会加载rt.jar中的String，至此加载结束，你自己的高仿是加载不到的。

假设内存中原有的String已经加载，那么更简单，你兴致冲冲的写完了高仿准备装逼的时候，bootstrap 或者AppClassLoader 已经在内存中找到了（至于哪个加载器寻找哪一个区域的内存空间我不是很清楚所以也不敢妄下定论）那你的高仿又失去了表现机会，这样的加载模式，保证了java自身类的安全。
public abstract class ClassLoader {protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
//findLoadedClass() 是去内存中查找是否加载过这个名字为 name的类，上面的注释是源码中的注释，也是在说检查这个类是否已经被加载了
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
//parent为classload类中的属性，表示它的父加载器，如果父加载器不为空则调用父类的loadClass方法
//可以想到如果当前类加载器没有在内存中找到该类，那么它的父类加载器就会去内存中寻找是否加载了该类
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
//如果父加载器为空，那么调用BootstrapClassLoader去寻找该类，这也证明了BootstrapClassLoader在java中是
//以null的形式存在的
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
```
   if (c == null) {
       //如果还是没有找到，那么调用findClass去查找 也就是从上面提到的路径中找
       // If still not found, then invoke findClass in order
       // to find the class.
       long t1 = System.nanoTime();
       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) {
resolveClass©;
}
return c;
}
}}
```
自定义类加载器步骤
```

1．继承ClassLoader
2．重写findClass()
3．调用defineClass()

package com.itcast.test;

public class Test {
public void say(){
System.out.println(“Hello MyClassLoader”);
}
}
package com.itcast.test;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class MyClassLoad extends ClassLoader {
private String classpath;

public MyClassLoad(String classpath) {
    this.classpath = classpath;
}

@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    try {
        byte[] classDate = getDate(name);
        if (classDate == null) {
        } else {
            //defineClass方法将字节码转化为类
            return defineClass(name, classDate, 0, classDate.length);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return super.findClass(name);
}

//返回类的字节码
private byte[] getDate(String className) throws IOException {
    InputStream in = null;
    ByteArrayOutputStream out = null;
    String path = classpath + File.separatorChar +
            className.replace('.', File.separatorChar) + ".class";
    try {
        in = new FileInputStream(path);
        out = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] buffer = new byte[2048];
        int len = 0;
        while ((len = in.read(buffer)) != -1) {
            out.write(buffer, 0, len);
        }
        return out.toByteArray();
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        in.close();
        out.close();
    }
    return null;
}

}package com.itcast.test;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class TestMyClassLoad {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
//自定义类加载器的加载路径
MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader(“E:\lib”);
//包名+类名
Class c = myClassLoader.loadClass(“com.itcast.test.Test”);
if (c != null) {
Object obj = c.newInstance();
Method method = c.getMethod(“say”, null);
method.invoke(obj, null);
System.out.println(c.getClassLoader().toString());
}
}
}

首先：需要在E盘下创建一个lib文件夹，再把idea项目中src的com文件夹直接复制 E盘lib文件夹即可。
打印结果如下：
在这里插入图片描述