ClassLoader分析（一）：源码详解_classloader源码-优快云博客

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一.Class文件是如何运作的

二.Classloader源码流程

1. 如何加载class

ClassLoader是调用其java.lang.ClassLoader#loadClass(String, boolean)方法来加载class的，loadClass核心代码如下

注意： 此parent为ClassLoader的一个成员属性，而非子父类继承关系
总结： ClassLoader加载时，会优先尝试父加载器去加载（如果父加载器为null，则调用BootstrapClassLoader去加载），所有父加载器都尝试失败后才会交由当前 ClassLoader重写的findClass方法去加载

1.1 演示

我们在编写一个测试类UserService，然后另外建一个测试类，测试类的main方法中new UserService()

public static void main(String[] args) {
    debugLoadClass();
}
public static void debugLoadClass() {
    UserService userService = new UserService();
}

然后在loadClass方法的findLoadedClass和findClass处加上断点加上断点，断点条件为name!=null&&name.indexOf("UserService")!=-1 调试的动态图如下
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-t4ptMus9-1634894975454)(https://p6-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/0eb0ee85f9bf4a15b1b466810512af83~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?)]

文字描述：
1. UserService先由AppClassLoader重写的loadClass方法，调用父类ClassLoader的loadClass方法加载，
2. AppClassLoader.parent属性等于ExtClassLoader，所以交由ExtClassLoader尝试加载
3. ExtClassLoader的parent属性为空，所以交由BootstrapClassLoader加载
4. BootstrapClassLoader找不到UserService返回为null，所以交由ExtClassLoader.findClass加载
5. ExtClassLoader.findClass找不到UserService抛出异常ClassNotFoundException，所以交由AppClassLoader.findClass加载
6. AppClassLoader.findClass加载成功

疑问：

疑问： 为什么ExtClassLoader.findClass(UserService)返回为null，而AppClassLoader可以找到呢
我们在loadClass方法的findClass处加上断点，步入看看，其调试动态图如下

结论： 每个classLoader只负责加载特地路径下的class，其具体加载哪个路径下面会讲

loadClass流程图：

2. 类加载器如何初始化的

2.1 三个核心类加载器如何初始化的

首先程序启动时，会先加载BootstrapClassLoader，然后再由BootstrapClassLoader加载{@see sun.misc.Launcher}类。由于BootstrapClassLoader对java不可见，本次只研究Launcher类，
其构造器核心代码如下

public Launcher() {
    // 创建ExtClassLoader，并将其parent属性置为空
    Launcher.ExtClassLoader extClassLoader= Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
    // 创建AppClassLoader，并将其parent属性置为extClassLoader
    this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(extClassLoader);
    // 设置当前线程上下文的类加载器为AppClassLoader
    Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);
    ...
}

代码的数据走向如下

2.1 自定义类加载器如何初始化的

自定义类加载器一般继承了抽象类ClassLoader，所以势必会调用无参构造函数java.lang.ClassLoader#ClassLoader() ,其会将当前classLoader的parent属性置为AppClassLoader

protected ClassLoader() {
    /**
     * Launcher对象的loader属性会在调用ClassLoader无参构造函数的时候，赋值当前ClassLoader.parent属性为this.loader
     * {@link ClassLoader#ClassLoader()}
     *      (this(checkCreateClassLoader(), getSystemClassLoader());)
     * {@link ClassLoader#getSystemClassLoader()}
     *      (scl = sun.misc.Launcher.getLauncher().getClassLoader();)
     *      (return scl;)
     */
    this(checkCreateClassLoader(), getSystemClassLoader());
}

2. 为什么要这样加载class

为什么java的loadClass方法要这么麻烦的递归去加载呢，简单点就用一个加载器不行吗？

2.1 优点：

保证了class对象的唯一性（同一条ClassLoader链下）
由于优先由parent加载，所以可以保证一个类只会由固定的类加载器链只加载一次。
保证了class对象的隔离性（同一条ClassLoader链下）
由于优先由parent加载，而parent由当前ClassLoader决定，所以如果两个不同的加载器加载同一个class，会得到两个不同的Class对象。
所以类的唯一标识是ClassLoader.id+全限定类名（PackageName+ClassName），所以如果ClassLoader.id不同，即使两个实例的全限定类名完全相同，这个两个实例也是无法强制转换的，这就是jvm的隔离性。比如：
核心类库一致性，不被篡改
jdk相关的基础核心类(java.lang包下的等等)，已经由父加载器加载过了，所以子加载器不会再次加载。
同时还因为在把class文件的二进制流放到jvm方法区时必须要调用java.lang.ClassLoader#defineClass,其为final方法，其会验证，如果name为java.xxx开头，就会报错

2.1 缺点：

强双亲委派规则，导致父加载器的实例无法使用仅子加载器才可以加载的实例
要想做到这点就得打破双亲委派机制。比如java.util.ServiceLoader的SPI机制，BootstrapClassLoader加载了
java.sql.Driver接口和java.sql.DriverManager类，其中DriverManager需要获取Driver的具体实现类去做一些操作；而其具体实现类是由不同厂商mysql,orcale等提供的jar包，BootstrapClassLoader的加载路径不包括用户引入的第三方jar，只能由AppClassLoader或其他自定义类加载器加载。
解决方案： 在需要初始化Driver接口实现类的Class对象时，使用AppClassLoader或其他自定义类加载器去初始化Class.forName("Driver接口实现类的全限定类名",false,AppClassLoader或其他自定义类加载器)
AppClassLoader全局默认只有一个静态实例，可通过以下几种方式获取

1. {@link sun.misc.Launcher.getLauncher().loader}
2. {@link java.lang.ClassLoader.getSystemClassLoader()}
3. {@link Thread.currentThread().getContextClassLoader()}//可能被重置过

ServiceLoader.next方法最终会调用java.util.ServiceLoader.LazyIterator#nextService方法去初始化META-INF/services路径配置的目标接口的实现类

一个类只加载一次，导致同一个class多个不同版本场景（多版本jar包共存问题）无法实现

三.其他疑问

疑问： 为什么idea导入多个项目，更改后不需要install，也能调试最新的代码
现有项目jvm-clash-dotest引入了项目jvm-utils-v1.0,当前打开的jvm-utils也是1.0版本，我们现在打印java.class.path看看

然后我们再把当前打开的jvm-utils改成2.0，再ava.class.path看看

结论： 引入jar包的路径如果在当前项目中，java.class.path存的将不是那个jar包在maven库中的位置，而是那个项目的编译路径/target/classes；而每次启动，idea会重新编译相关的项目，所以无需install也能够运行最新的代码

四.总结

1. 类加载器关系

加载器	加载路径	parent属性
BootstrapClassLoader 启动类加载器	sun.boot.class.path 核心类库rt.jar等	无
ExtClassLoader 扩展了加载器	java.ext.dirs 扩展类库dnsns.jar等	null 间接等于Bootstrap
AppClassLoader 应用程序加载器	java.class.path 当前项目工作路径、引入的jar包路径等	ExtClassLoader
重置了parent的加载器	重写findClass控制	传入的parent
未重置parent的加载器	重写findClass控制	AppClassLoader