理解类加载机制

一般来说，我们日常的开发都是在IDE上进行的，这能让我们将更多的注意力放在业务的处理上，但是久而久之我们就忘记了其底层的实现原理。这是一把双刃剑，我们看不到底层实现，但是当有某些问题出现的时候，也只有理解了其底层原理，才能更好的解决问题。

类加载的基本原理

在完成代码的编写之后，编译器会将我们的java文件编译成对应的class文件（二进制字节码文件），而类加载器的作用便是在用到这些class的时候将其加载到JVM中，生成对应的class对象。

让我们来看看类加载的过程：

加载：加载是类加载的第一个阶段，通过类的全限定名来找到对应的class文件，将此class文件生成一个class对象。

链接：链接分为3个小部分，验证、准备、解析。

验证：验证的目的在于确保class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求，不会危害虚拟机自身安全。主要包括四种验证，文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证；

准备：给静态方法和静态变量赋予初值，比如static int a；给其中的a赋予初值为0，但是这里不会给final修饰的静态变量赋予初值，因为被final修饰的静态变量在编译期间就已经被赋予初值了；

解析：主要将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。

初始化：类加载最后阶段，若该类具有超类，则对其进行初始化，执行静态初始化器和静态初始化成员变量(如前面只初始化了默认值的static变量将会在这个阶段赋值，成员变量也将被初始化。

什么是类加载器？

执行以上类加载过程的就是类加载器。系统给我们提供的类加载器有三种：启动类加载器、扩展类加载器和系统类加载器。

启动类（Bootstrap）加载器：

它是由C++实现的本。地方法，不属于Java类范畴，不能够被直接引用，主要被用于加载java所需的核心jar包，它负责将 <JAVA_HOME>/lib路径下的核心类库或-Xbootclasspath参数指定的路径下的jar包加载到内存中，属于顶级类加载器。

扩展类（Extension）加载器：

它负责加载<JAVA_HOME>/lib/ext目录下或者由系统变量-Djava.ext.dir指定位路径中的类库。

系统类（System）加载器：

它负责加载系统类路径java -classpath或-D java.class.path 指定路径下的类库，也就是我们经常用到的classpath路径，开发者可以直接使用系统类加载器，一般情况下该类加载是程序中默认的类加载器，通过ClassLoader#getSystemClassLoader()方法可以获取到该类加载器。

说到类加载器就不得不说到其双亲委派模式，类加载器在加载类的时候如果有父加载器，会优先将加载任务委托给父类加载器执行，若父类加载还有父类加载器，则进一步委托给上层的父类加载器，直到委托给顶层类加载器（Bootstrap ClassLoader），因为顶层类加载器已经没有父类加载器了。然后由父类加载器进行类的加载，若加载失败，则逐级向下由子加载器类进行加载。

双亲委派模式的优点：

1：双亲委派模式使得类的加载有了层级优先级，通过这种层级的优先级来保证加载过的类不会被重复加载，父类已经加载过的类，子类没有必要再去加载一次。

2：其次是为了安全，比如Bootstrap ClassLoader会加载JVM需要的核心java包，这时候网络上传来了一个名字是java.lang.Integer的类，Bootstrap ClassLoader检测到该类已经被加载过了，所以直接返回Class，而不是重新加载，便可以防止核心API库被随意篡改。可能你会想到自己在classpath路径下自定义一个java.lang.myInteger类，这并不属于java核心包中，父类加载器找不到该类，所以最后交由系统类加载器加载该类。但是这样做是不允许，因为java.lang是核心API包，需要访问权限，强制加载将会报出如下异常

java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang

ClassLoader类源码解析

loadClass方法

        //加载class的方法，体现了双亲委派模式
	protected Class<?> loadClass(String paramString, boolean paramBoolean)
			throws ClassNotFoundException {//若加载失败直接抛出无法找到类的错误
		synchronized (getClassLoadingLock(paramString)) {
			Class localClass = findLoadedClass(paramString);//从缓存中查找该类是否已被加载
			if (localClass == null) {//若没有被加载，则开始进行加载
				long l1 = System.nanoTime();
				try {
					if (this.parent != null)//若该类加载器的父类加载器不为空，则委托其父类进行加载
						localClass = this.parent.loadClass(paramString, false);
					else {//若其父类加载器为null，则说明本类加载器为扩展类加载器，父类加载器为启动类加载器，尝试使用bootstrap classloader进行类的加载
						localClass = findBootstrapClassOrNull(paramString);
					}
				} catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException) {
				}

				if (localClass == null) {//若localClass为空，则父类加载器加载失败
					long l2 = System.nanoTime();
					localClass = findClass(paramString);//尝试使用自定义类加载器进行加载

					PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(l2 - l1);
					PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(l2);
					PerfCounter.getFindClasses().increment();
				}
			}
			if (paramBoolean) {//通过传入的标识来控制是否要对该类进行初始化操作
				resolveClass(localClass);//调用本地方法进行实现
			}
			return localClass;
		}
	}

ClassLoader类中的loadClass方法显示出了双亲委派模式，在类进行加载之前首先在缓存中查询是否该类已经被加载过了，如果加载过了则直接返回class对象，如果没有被加载过，则首先查看本类加载器的父类加载器是否存在，如果存在则委托父类加载器进行类的加载，如果父类加载器为null，代表子类加载器是扩展类加载器，而其父类是启动类加载器，使用委托给启动类加载器进行加载。若以上的父类没有加载成功，最后使用自定义的类加载器进行加载。

findClass方法

	protected Class<?> findClass(String paramString)
			throws ClassNotFoundException {
		throw new ClassNotFoundException(paramString);
	}

 findClass方法默认抛出ClassNotFoundException，子类可以通过重写findClass方法来调用自定义类加载器。