Java类加载器 ClassLoader

类装载器工作机制

类装载器就是寻找类的字节码文件并构造出类在JVM内部表示的对象组件。在Java中，类装载器把一个类装入JVM中，要经过一下步骤：

1、装载：查找和导入Class文件；

2、链接：执行校验、准备和解析步骤，其中解析，其中解析步骤是可以选择的；

    （1）校验：检查载入Class文件数据的正确性

    （2）准备：给类的静态变量分配存储空间

    （3）解析：将符号引用转成直接引用

3、初始化：对类的静态变量、静态代码块执行初始化工作

类装载工作由ClassLoader及其子类负责，ClassLoader是一个重要的Java运行时系统组件，它负责在运行时查找和装入Class字节码文件。JVM在运行时会产生三个ClassLoader：根装载器、ExtClassLoader（扩展类装载器）和AppClassLoader（系统类装载器）。

根装载器不是ClassLoader的子类，它使用C++编写，因此我们在Java中看不到它，根装载器负责装载JRE的核心类库，如JRE目标下的rt.jar、charsets.jar等。

ExtClassLoader和AppClassLoader都是ClassLoader的子类。其中ExtClassLoader负责装载JRE扩展目录ext中的JAR类包；AppClassLoader负责装载Classpath路径下的类包。

这三个类装载器之间存在父子层级关系，即根装载器是ExtClassLoader的父装载器，ExtClassLoader是AppClassLoader的父装载器。默认情况下，使用AppClassLoader装载应用程序的类。例：

publilc class ClassLoaderTest{public static void main(String[] args){ClassLoader loader =Thread.currentThread().getContextClassLoader();System.out.println("current loader:"+loader);System.out.println("parent loader:"+loader.getParent());System.out.println("grandparent loader:"+loader.getParent().getParent());}}

运行以上代码，在控制台将打出一下信息：

current loader:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@78214f6b
parent loader:sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@52e5376a

grandparent loader:null

通过以上的输出信息，我们知道当前的ClassLoader是AppClassLoader,父ClassLoader是ExtClassLoader,祖父ClassLoader是根类装载器，但是因为根类装载器在Java中访问不到，无法获得它的句柄，所以直接返回null。

JVM装载类时使用“全盘负责委托机制”，“全盘负责”是指当一个ClassLoader装载一个类时，除非显式地使用另一个ClassLoader，该类所依赖及引用的类也由这个ClassLoader载入；“委托机制”是指先委托父装载器寻找目标类，只有在找不到的情况下才从自己的类路径中查找并装载目标类。这一点是从安全角度考虑的，试想如果有人编写了一个恶意的基础类（如java.lang.String）并装载到JVM中将会引起多么可怕的后果。但是由于有了“全盘负责委托机制”，java.lang.String永远是由根装载器来装载的，这样就避免了上述事件的发生。

例：java.lang.NoSuchMethodError错误信息。

究其源，这个错误信息基本上都是由JVM的“全盘负责委托机制”引发的问题：因为在类路径下放置了多个不同版本的类包，如commons-lang2.x.jar和commons-lang3.x.jar都位于类路径中，代码中用到了commons-lang3.x类的某个方法，而这个方法在commons-lang2.x中并不存在，JVM加载类时碰巧又从commons-lang2.x.jar中加载类，运行时就会抛出这个异常。

这种问题的排查是比较棘手的，特别是在Web应用的情况下，可作为类路径的系统目录比较多，特别是在类包众多时，情况比较复杂：你不知道JVM到底从哪个类包中加载类文件。

一个可以查看JVM从哪个类包加载指定类的工具是srcAdd.jsp程序，把它放到Web应用的根路径下，通过http://localhost/srcAdd.jsp?className=java.net.URL方式即可查看JVM从哪个类包加载指定类。

ClassLoader重要方法

在Java中，ClassLoader是一个抽象类，位于java.lang包中。下面是对该类一些重要接口方法进行介绍：

1、Class loadClass(String name)

name参数指定类装载器需要装载类的名字，必须使用全限定类名，如com.luntan.User。该方法有一个重载方法loadClass(String name,boolean resolve),resolve参数告诉类装载器是否需要解析该类。在初始化类之前，应考虑进行类解析的工作，但并不是所有的类都需要解析，如果JVM只需要知道该类是否存在或找出该类的超类，那么就不需要进行解析。

2、Class defineClass(String name,byte[]b,int off,int len)

将类文件的字节数组装换成JVM内部的java.lang.Class对象。字节数组可以从本地文件系统、远程网络获取。name为字节数组对应的全限定类名。

3、Class findSystemClass(String name)

从本地文件系统载入Class文件，如果本地文件系统不存在该Class文件，将抛出ClassNotFoundException异常。该方法是JVM默认使用的装载机制。

4、Class findLoadedClass(String name)

调用该方法查看ClassLoader是否已经载入某个类。如果已装入，那么返回java.lang.Class对象，否则返回null。如果强行装载已存在的类，将会抛出链接错误。

5、ClassLoader getParent()

获取类装载器的父装载器，除根装载器外，所有的类装载器都有且仅有一个父装载器。

除JVM默认的三个ClassLoader以外，可以编写自己的第三方类装载器，以实现一些特殊的需求。类文件被装载并解析后，在JVM内部将拥有一个对应的Java.lang.Class类描述对象，该类的实例都拥有指向这个类描述对象的引用，而类描述对象又拥有指向关联ClassLoader的引用。每一个类在JVM中都拥有一个对应的java.lang.Class对象，它提供了类结构信息的描述。数组、枚举、注解以及基本Java类型（如int、double等），甚至void都拥有对应的Class对象。Class对象是在装载类时由JVM通过调用类装载器中的defineClass()方法自动构造的。