來(lái)源：java2000_wl

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類加載器(ClassLoader)用來(lái)加載 class字節(jié)碼到 Java 虛擬機(jī)中。一般來(lái)說(shuō)，Java 虛擬機(jī)使用 Java 類的方式如下：Java 源文件在經(jīng)過(guò) Javac之后就被轉(zhuǎn)換成 Java 字節(jié)碼文件(.class 文件)。類加載器負(fù)責(zé)讀取 Java 字節(jié)代碼，并轉(zhuǎn)換成 java.lang.Class 類的一個(gè)實(shí)例。每一個(gè)這樣的實(shí)例用來(lái)表示一個(gè) Java 類。實(shí)際的情況可能更加復(fù)雜，比如 Java 字節(jié)代碼可能是通過(guò)工具動(dòng)態(tài)生成的，也可能是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載。

類與類加載器

類加載器雖然只用于實(shí)現(xiàn)類的加載動(dòng)作，但它在Java程序中起到的作用卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不限于類加載階段。對(duì)于任意一個(gè)類，都需要由加載它的類加載器和這個(gè)類本身一同確立其在Java虛擬中的唯一性。說(shuō)通俗一些，比較兩個(gè)類是否“相等”，只有在兩個(gè)類是由同一個(gè)類加載器的前提之下才有意義，否則，即使這兩個(gè)類來(lái)源于同一個(gè)class文件，只要加載它的類加載器不同，那這兩個(gè)類必定不相等。這里所指的“相等”包括代表類的Class對(duì)象的equal方法、isAssignableFrom()、isInstance()方法及instance關(guān)鍵字返回的結(jié)果。

類加載器分類：

主要分為Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、Application ClassLoader和User Defined ClassLoader。

啟動(dòng)類加載器(Bootstrap ClassLoader)：

這個(gè)類加載器使用C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，并非ClassLoader的子類。主要負(fù)責(zé)加載存放在JAVA_HOME /  jre /  lib / rt.jar里面所有的class文件，或者被-Xbootclasspath參數(shù)所指定路徑中以rt.jar命名的文件。

擴(kuò)展類加載器(Extension ClassLoader)：

這個(gè)加載器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader實(shí)現(xiàn)，它負(fù)責(zé)加載AVA_HOME /  lib / ext目錄中的，或者被java.ext.dirs系統(tǒng)變量所指定的路徑中的所有類庫(kù)。

應(yīng)用程序類加載器(Application ClassLoader)：

這個(gè)加載器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader實(shí)現(xiàn)，它負(fù)責(zé)加載classpath對(duì)應(yīng)的jar及目錄。一般情況下這個(gè)就是程序中默認(rèn)的類加載器。

自定義類加載器(User Defined ClassLoader)：

開(kāi)發(fā)人員繼承ClassLoader抽象類自行實(shí)現(xiàn)的類加載器，基于自行開(kāi)發(fā)的ClassLoader可用于并非加載classpath中(例如從網(wǎng)絡(luò)上下載的jar或二進(jìn)制字節(jié)碼)、還可以在加載class文件之前做些小動(dòng)作 如：加密等。

雙親委托模型：

上圖中所展示的類加載器之間的這種層次關(guān)系，就稱為類加載器的雙親委托模型。雙親委托模型要求除了頂層的啟動(dòng)類加載器外，其余的類加載器都應(yīng)當(dāng)有自己的父類加載器。這里類加載器之間的父子關(guān)系一般不會(huì)以繼承的關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是使用組合關(guān)系來(lái)復(fù)用父加載器的代碼。

public abstract class ClassLoader {  

 

    private static native void registerNatives();  

    static {  

        registerNatives();  

    }  

 

    // The parent class loader for delegation  

    private ClassLoader parent;  

 

    // Hashtable that maps packages to certs  

    private Hashtable package2certs = new Hashtable(11);  

}

雙親委托的工作過(guò)程：如果一個(gè)類加載器收到了一個(gè)類加載請(qǐng)求，它首先不會(huì)自己去加載這個(gè)類，而是把這個(gè)請(qǐng)求委托給父類加載器去完成，每一個(gè)層次的類加載器都是如此，因此所有的加載請(qǐng)求最終都應(yīng)該傳送到頂層的啟動(dòng)類加載器中，只有當(dāng)父類加載器反饋?zhàn)约簾o(wú)法完成加載請(qǐng)求(它管理的范圍之中沒(méi)有這個(gè)類)時(shí)，子加載器才會(huì)嘗試著自己去加載。

使用雙親委托模型來(lái)組織類加載器之間的關(guān)系，有一個(gè)顯而易見(jiàn)的好處就是Java類隨著它的類加載器一起具備了一種帶有優(yōu)先級(jí)的層次關(guān)系，例如java.lang.Object存放在rt.jar之中，無(wú)論那個(gè)類加載器要加載這個(gè)類，最終都是委托給啟動(dòng)類加載器進(jìn)行加載，因此Object類在程序的各種類加載器環(huán)境中都是同一個(gè)類，相反，如果沒(méi)有雙親委托模型，由各個(gè)類加載器去完成的話，如果用戶自己寫(xiě)一個(gè)名為java.lang.Object的類，并放在classpath中，應(yīng)用程序中可能會(huì)出現(xiàn)多個(gè)不同的Object類，java類型體系中最基本安全行為也就無(wú)法保證。

類加載器SPI：

java.lang.ClassLoader 類提供的幾個(gè)關(guān)鍵方法：

loadClass： 此方法負(fù)責(zé)加載指定名字的類，首先會(huì)從已加載的類中去尋找，如果沒(méi)有找到；從parent ClassLoader[ExtClassLoader]中加載；如果沒(méi)有加載到，則從Bootstrap ClassLoader中嘗試加載(findBootstrapClassOrNull方法), 如果還是加載失敗，則拋出異常ClassNotFoundException, 在調(diào)用自己的findClass方法進(jìn)行加載。如果要改變類的加載順序可以覆蓋此方法；如果加載順序相同，則可以通過(guò)覆蓋findClass方法來(lái)做特殊處理，例如：解密，固定路徑尋找等。當(dāng)通過(guò)整個(gè)尋找類的過(guò)程仍然未獲取Class對(duì)象，則拋出ClassNotFoundException異常。

如果類需要resolve，在調(diào)用resolveClass進(jìn)行鏈接。

  protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve)  

throws ClassNotFoundException  

   {  

// First, check if the class has already been loaded  

Class c = findLoadedClass(name);  

if (c == null) {  

    try {  

    if (parent != null) {  

        c = parent.loadClass(name, false);  

    } else {  

        c = findBootstrapClassOrNull(name);  

    }  

    } catch (ClassNotFoundException e) {  

               // ClassNotFoundException thrown if class not found  

               // from the non-null parent class loader  

           }  

           if (c == null) {  

        // If still not found, then invoke findClass in order  

        // to find the class.  

        c = findClass(name);  

    }  

}  

if (resolve) {  

    resolveClass(c);  

}  

return c;  

   }

findLoadedClass 此方法負(fù)責(zé)從當(dāng)前ClassLoader實(shí)例對(duì)象的緩存中尋找已加載的類，調(diào)用的為native方法。

protected final Class findLoadedClass(String name) {  

(!checkName(name))  

 return null;  

urn findLoadedClass0(name);  

}  

 

private native final Class findLoadedClass0(String name);

findClass 此方法直接拋出ClassNotFoundException異常，因此要通過(guò)覆蓋loadClass或此方法來(lái)以自定義的方式加載相應(yīng)的類。

protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {  

ow new ClassNotFoundException(name);  

}

findSystemClass  此方法是從sun.misc.Launcher$AppClassLoader中尋找類，如果未找到，則繼續(xù)從BootstrapClassLoader中尋找，如果仍然未找到，返回null

   protected final Class findSystemClass(String name)  

throws ClassNotFoundException  

   {  

ClassLoader system = getSystemClassLoader();  

if (system == null) {  

    if (!checkName(name))  

    throw new ClassNotFoundException(name);  

           Class cls = findBootstrapClass(name);  

           if (cls == null) {  

               throw new ClassNotFoundException(name);  

           }   

    return cls;  

}  

return system.loadClass(name);  

   }

defineClass 此方法負(fù)責(zé)將二進(jìn)制字節(jié)流轉(zhuǎn)換為Class對(duì)象，這個(gè)方法對(duì)于自定義類加載器而言非常重要。如果二進(jìn)制的字節(jié)碼的格式不符合jvm class文件格式規(guī)范，則拋出ClassFormatError異常；如果生成的類名和二進(jìn)制字節(jié)碼不同，則拋出NoClassDefFoundError；如果加載的class是受保護(hù)的、采用不同簽名的，或者類名是以java.開(kāi)頭的，則拋出SecurityException異常。

protected final Class defineClass(String name, byte[] b, int off, int len,  

                     ProtectionDomain protectionDomain)  

    throws ClassFormatError  

    {  

         return defineClassCond(name, b, off, len, protectionDomain, true);  

    }  

 

    // Private method w/ an extra argument for skipping class verification  

    private final Class defineClassCond(String name,  

                                           byte[] b, int off, int len,  

                                           ProtectionDomain protectionDomain,  

                                           boolean verify)  

        throws ClassFormatError  

    {  

    protectionDomain = preDefineClass(name, protectionDomain);  

 

    Class c = null;  

        String source = defineClassSourceLocation(protectionDomain);  

 

    try {  

        c = defineClass1(name, b, off, len, protectionDomain, source,  

                             verify);  

    } catch (ClassFormatError cfe) {  

        c = defineTransformedClass(name, b, off, len, protectionDomain, cfe,  

                                       source, verify);  

    }  

 

    postDefineClass(c, protectionDomain);  

    return c;  

    }

resolveClass 此方法負(fù)責(zé)完成Class對(duì)象的鏈接，如果鏈接過(guò)，則直接返回。

常見(jiàn)異常：

ClassNotFoundException  這是最常見(jiàn)的異常，產(chǎn)生這個(gè)異常的原因?yàn)樵诋?dāng)前的ClassLoader 中加載類時(shí)，未找到類文件，

NoClassDefFoundError  這個(gè)異常是因?yàn)? 加載到的類中引用到的另外類不存在，例如要加載A，而A中盜用了B，B不存在或當(dāng)前的ClassLoader無(wú)法加載B，就會(huì)拋出這個(gè)異常。

LinkageError 該異常在自定義ClassLoader的情況下更容易出現(xiàn)，主要原因是此類已經(jīng)在ClassLoader加載過(guò)了，重復(fù)的加載會(huì)造成該異常。

本系列：

• Java虛擬機(jī)學(xué)習(xí)（1）：體系結(jié)構(gòu) 內(nèi)存模型

• Java虛擬機(jī)學(xué)習(xí)（2）：垃圾收集算法

• Java虛擬機(jī)學(xué)習(xí)（3）： 類加載機(jī)制

• Java虛擬機(jī)學(xué)習(xí)（4）：JDK可視化監(jiān)控工具

• Java虛擬機(jī)學(xué)習(xí)（5）：內(nèi)存調(diào)優(yōu)

• Java虛擬機(jī)學(xué)習(xí)（6）：對(duì)象訪問(wèn)

• Java虛擬機(jī)學(xué)習(xí)（7）：對(duì)象內(nèi)存分配與回收

• Java虛擬機(jī)學(xué)習(xí)（8）：查看JVM參數(shù)及值的命令行工具

• Java虛擬機(jī)學(xué)習(xí)（9）：對(duì)象引用強(qiáng)度

• Java虛擬機(jī)學(xué)習(xí)（10）：類加載器(ClassLoader)

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