【学习札记-类加载器】

红太狼 2022-08-27 07:58 174阅读 0赞

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# 类加载器 #

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## 简介 ##

类加载器（class loader）用来加载 Java 类到 Java 虚拟机中。一般来说，Java 虚拟机使用 Java 类的方式如下：Java 源程序（.java 文件）在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码（.class 文件）。类加载器负责读取 Java 字节代码，并转换成 java.lang.Class类的一个实例。每个这样的实例用来表示一个 Java 类。通过此实例的 newInstance()方法就可以创建出该类的一个对象。实际的情况可能更加复杂，比如 Java 字节代码可能是通过工具动态生成的，也可能是通过网络下载的。

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## 类加载器的分类 ##

Java 中的类加载器的分类如下图，看图简洁明了：

![SouthEast][]

启动类加载器（bootstrap class loader）：加载 Java 的核心库。比如位于<JAVA\_HOME>/jre/lib 目录下的vm.jar，core.jar。

扩展类加载器（extensions class loader）：加载 Java 的扩展库。一般位于<JAVA\_HOME>/jre/lib/ext 或者通过java.ext.dirs 这个系统属性指定的路径下的代码。这个类加载器是由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 实现的。

系统类加载器（system class loader）：根据 Java 应用的类路径（CLASSPATH）来加载 Java 类。加载java.class.path（映射系统参数 CLASSPATH的值） 路径下面的代码，这个类加载器是由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 实现的。

# 类加载器的层次结构和双亲委派模型 #

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## 分析 ##

除了启动类加载器，所有的类加载器对象都有一个可以作为其双亲的类加载器对象。

通过 ClassLoader 类的 getParent 方法可以获取双亲类加载器对象。

我们自定义的类加载器 Java 类继承自 ClassLoader 类，而 ClassLoader 类的构造方法中可以指定 类加载器的双亲类加载器对象，所以我们可以在自定义的类加载器的构造方法中调用父类 ClassLoader  类的构造方法， 指定双亲类加载器对象的值。

若我们在自定义类加载器时没有指定双亲类加载器，则默认的双亲类加载器是系统类加载器。

若当前类加载器对象的双亲类加载器是启动类加载器，则其 getParent 方法返回 null。

下面是测试代码：

public void test()
        {
            ClassLoader cl = getClass().getClassLoader();
            System.out.println(cl.toString());
            if (cl != null)
            {
                cl = cl.getParent();
                System.out.println(cl.toString());
            }
        }

测试结果：

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@4d77c977       ---> 默认为系统类加载器  
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@734bcb5c        \---> getParent方法得到扩展类加载器

\---> getParent方法返回null

通过以上的简单代码和输出结果可以很好的说明我们上面的说法。

根据以上的分析，我们可以发现这种加载的过程形成了一种层次结构，这种层次结构可以用如下简图表示：

![SouthEast 1][]            ![SouthEast 2][]

没有自己定义的类加载器时                                      有自己定义的类加载器时

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## 概念 ##

一般应用程序都是由以上三种基本的类加载器加载的，当然，有时候也会使用我们自定义的类加载器。这些类加载器构成了一种层次结构，称为类加载器的双亲委派模型。

所有的类加载器（除了启动类加载器）对象都有一个可以作为其双亲的类加载器对象，通过组合关系来复用双亲类加载器的方法。

## 原理 ##

当一个类加载器收到类加载请求时，它并不会第一时间自己去加载这个类，而 是把该请求委派给双亲类加载器去完成，每个层次的类加载器都是如此（双亲 类加载器再将请求委派给它的双亲类加载器），如果双亲类加载器可以完成类 加载任务，就成功返回；只有当双亲类加载器无法完成该加载请求时（它的搜 索范围内没有找到所需要的类），子类加载器才会自己去加载。（此处可以通俗的理解为递归）

## 实现 ##

关于虚拟机中默认的双亲委派机制，我们可以查看 java.lang.ClassLoader 类的  loadClass 方法，源码及分析如下：

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
            throws ClassNotFoundException
        {
            synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
                // 首先判断请求的类是否已经被加载过了
                Class c = findLoadedClass(name);
                if (c == null) {
                    long t0 = System.nanoTime();
                    //如果没有被加载，接着就检查双亲类加载器是否存在
                    try {
                        if (parent != null) {
                            //如果双亲类加载器存在，就调用其loadClass方法
                            c = parent.loadClass(name, false);
                        } else {
                            //如果不存在双亲类加载器，就检查是否使用启动类加载器加载该类
                            c = findBootstrapClassOrNull(name);
                        }
                    } catch (ClassNotFoundException e) {
                        
                    }
    
                    if (c == null) {
                        long t1 = System.nanoTime();
                        //如果依旧不能被加载，则调用自身的findClass来进行类加载
                        c = findClass(name)；
                    }
                }
                if (resolve) {
                    resolveClass(c);
                }
                return c;
            }
        }

最近在看 java 虚拟机这一块，将自己的一些学习心得记录下来，分享给大家，多多指教。

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