JVM_15_类加载器

类加载器

参考资料：

《JVM进阶(十六)——JAVA 双亲委派模型》

虚拟机设计团队把类加载阶段中得到"通过一个类的全限定名来获取此类的二进制字节流"，这个动作放到Java虚拟机外部去实现；

以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。

实现这个动作的代码模块称为"类加载器"。

类与类加载器

类加载器虽然只用于实现类的加载动作，但它在Java程序中起到的作用远远不限于类加载阶段。

每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。

简单的说：

比较两个类是否"相等"，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，即使两个类来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载它们的加载器不同，那这两个类必定不相等。

这里所指的"相等"，包括代表类的Class对象的equals()、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法的返回结果等。

下面我们来看一个Demo：

/*** 类加载器与Instanceof关键字演示* * @author CYX* @time 2017年9月8日下午3:44:00*/public class ClassLoaderTest {public static void main(String[] args) throws Exception {ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {@Overridepublic Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {try {String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);if (is == null) {return super.loadClass(name);}byte[] b = new byte[is.available()];is.read(b);return defineClass(name, b, 0, b.length);} catch (Exception e) {throw new ClassNotFoundException(name);}}};Object obj = myLoader.loadClass("com.jvm.jvm_7.ClassLoaderTest").newInstance();System.out.println(obj.getClass());System.out.println(obj instanceof com.jvm.jvm_7.ClassLoaderTest);}}输出结果：class com.jvm.jvm_7.ClassLoaderTestfalse

上面这段代码，我们构造了一个简单的类加载器。

它可以加载与自己在同一路径下的Class文件。

我们使用这个类加载器去加载了一个"com.jvm.jvm_7.ClassLoaderTest"的类，并实例化了这个类的对象。

从第一句话的输出，可以发现，这个对象确实是类"com.jvm.jvm_7.ClassLoaderTest"实例化出来的对象。

但从第二句话可以发现，这个对象与类"com.jvm.jvm_7.ClassLoaderTest"做 所属类型检查的时候，返回了false。

这是因为虚拟机中存在了两个ClassLoaderTest类，一个由系统应用程序加载器加载，另一个是由我们自定义的类加载器加载的，虽然它们都是来自同一个Class文件，但依然是另个独立的类，做对象所属类型检查时结果自然为false。

双亲委派模型

从Java虚拟机的角度来看，只存在两种不同的类加载器：

a. 启动类加载器，这个类加载器由C++语言实现，是虚拟机的一部分。

b. 其他所有的类加载器，由Java语言实现，独立于虚拟机外部，全部继承自抽象类java.lang.ClassLoader。

从Java开发人员角度来看，类加载器还可以划分的更细致一些：

a. 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)

这个类加载器负责将<JAVA_HOME>\lib目录下，或者是被-Xbootclasspath参数指定的路径中的类库，加载到虚拟机内存中。

这个类加载器由C++实现，不是ClassLoader的子类。

b. 扩展类加载器(Extension ClassLoader)

这个加载器有sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，它负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext目录中，或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库。

这个类加载器是ClassLoader的子类，开发者可以直接使用扩展类加载器。

c. 应用程序类加载器(Application ClassLoader)

这个类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现。

由于这个类加载器是ClassLoader中getSystemClassLoader()方法的返回值，所以一般也被称为系统类加载器。

它负责加载用户类路径(ClassPath)上所指定的类库，开发者可以直接使用这个类加载器。

如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

借用网络上的图片：

应用程序加载器都是由以上三种加载器互相配合进行加载的，如果有必要，还可以加入自己定义的类加载器。

他们之间的关系如下图：

上图所展示的类加载器之间的这种层次关系，称为类加载器的双亲委派模型。

双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器之外，其余的类加载器必须要有自己的父类加载器。

也就是说，除了启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)不需要父类外，其他的扩展类加载器、应用程序类加载器、自定义类加载器，必须有父类。

这里类加载器之间的父子关系一般不会以继承的关系来实现，而是以组合关系来复用父加载器的代码。

类加载器的双亲委派模型在JDK1.2期间被引用并广泛应用于之后几乎所有的Java程序中，但它并不是一个强制性的约束模式，而是Java设计者推荐给开发者的一种类加载器实现方式。

双亲委派模型的工作工程：

a. 一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类的加载器去完成。

b. 每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到最顶层的启动类加载器中。

c. 只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求时，子加载器才会尝试自己去加载。

使用双亲委派模型来组织类加载器之间的关系，有一个显而易见的好处就是Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。

举个栗子：

java.lang.Object，它存放在rt.jar之中，无论哪一个类加载器要加载这个类，最终都是委派给处于模型最顶端的启动类加载器进行加载，因此Object类在程序的各种类加载环境中都是同一个类。

下面是双亲委派模型的实现代码：

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {synchronized (getClassLoadingLock(name)) {// First, check if the class has already been loaded// 先检查是否已经被当前的ClassLoader装载Class c = findLoadedClass(name);if (c == null) {long t0 = System.nanoTime();try {if (parent != null) {// 如果没有被当前ClassLoader装载，则递归到父加载器中间进行装载，自底向上c = parent.loadClass(name, false);} else {// 加载器到顶之后，还没有找到的话，就到Bootstrop加载器中去找。// 注意：虽然Bootstrap是所有加载器的根，但它是C++实现的，不可能放到子的"parent"中。// 因此，第二层加载器(扩招类加载器)，差不多就是所有加载器的根了.. (原博的说法，个人保留意见)// 详见：《JVM进阶(十六)——JAVA 双亲委派模型》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.// 如果祖先都无法装载，则用当前ClassLoader装载。// 子类可在findClass方法中调用defineClass，把从自定义位置获得的字节码转换成Classlong t1 = System.nanoTime();c = findClass(name);// this is the defining class loader; record the statssun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();}}if (resolve) {resolveClass(c);}return c;}}

1. 首先检查是否已经被加载过
2. 若没有加载则调用父类加载器的loadClass()方法
3. 若父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器。
4.如果父加载器加载失败，抛出ClassNotFoundException异常后，在调用自己的findClass()方法进行加载。