ClassLoader课程现场

今天说的是讲ClassLoader，但今天讨论的目的不是要让大家明白ClassLoader究竟是怎么回事， 而是希望大家能够对java的底层机制有个了解。

这里说的底层机制是指jvm之上的java体系，jvm层面的内容我们不讨论。ClassLoader的内容实际上是比较广的，不可能通过一两次说教就能明白。

今天这个课程实际上是帮助大家把java的基本功打扎实一些，这样你在工作中，对应用各种框架有更深的理解，学习新的技术更快。
个人认为，java中的对象有4个对象比较特殊，这4个对象是：Object，Class，Thread和ClassLoader，你要把java的基本功打扎实，首先要理解这4个类。

更进一步的，要想把java弄的更精，你可以去学一下proxy类，Annotation方面的知识（这不是一个类），序列化方面的知识，socket方面的知识。

 

有一句话大家可能都听过：计算机领域里任何一门技术做到高处，都是相通的，这句话或许有点夸张，但基本上是这样的，要达到这个境界，基础非得很扎实不可。

Object是所有类的根，java是个单根体系结构，所有的对象都是从Object继承出来的。Object有9个方法(将3个参数不同的wait看做一个方法)，如果后面我们有时间，我可以和大家讨论一下这9个方法中几个比较复杂的。
今天这里不是主要讲object的知识，所以不多说这方面的内容了，但是你应该问问自己，是否这些方法都很清晰的掌握了，例如：clone()，notify()，wait()等。如果没掌握，赶快抓紧时间学一下了。

Class类更象是构造一个对象的模板，你可以粗浅的理解为一个Class类似乎代表了一个.class文件，并且jvm可以理解就可以了，当然事实上情况并非这么简单。

Class有很多方法，你大致理解newInstance()，isAssignableFrom()，getResource()，forName()等这几个就差不多了。Class类一定是可以序列化的，否则java这个语言的体系就乱套了。

 

Thread类代表的是一个线程，这个类我们不在这里讨论了，相信这里绝大多数人对这个类的理解还差很多。例如同步，yield，deamon等。

前面说的这3个类，Object，Class，Thread，这是一个提纲，大家回去后好好体悟一下这几个类。这几个类掌握了，你才大致上说算是进了java程序员的中级门槛了。 
从初级到中级，其实这个门槛我个人觉得就在这几个类的掌握上。
否则你可能会用一些数据库，一些框架，会写一些程序，但是你很难理解那些大师到底在做什么。
你在程序员的这个道路上总是很难有实质的进步。
多看看jdk吧。我的机器上，src.zip那个文件总是解压缩放在那里的。随时可以打开查。

ClassLoader是类加载器，所有类的加载都是通过这个类完成的。ClassLoader有很多方法，这里都不讲，只讲1个：findClass()。loadClass这个方法将指定的类装载进来，那么它是如何找到你指定的类的呢，就是通过findClass方法。

protectedClass findClass(String name) 这是这个方法的定义，后面我们做练习的时候，只需要重新定义这个方法就可以了。
ClassLoader是个很复杂的体系，很难用一根主线串引着就明白，现在我尽量用一根主线引导大家思路去理解这个东西。这个主线我整理的或许不是很好。

首先，你要明白，java中任何一个类，都有一个模板，jvm根据这个模板去构造你的类，有了这个类以后，才可以去实例化，去调用这个类做一些事情。

jvm如何根据这个模板去构造你的类，这就是ClassLoader的作用。
也就是说，ClassLoader是JVM查找和加载类的一种机制。
这点很容易理解的，jvm，也就是java虚拟机如何知道你要用某个类呢，也就是Classloader将其装载进来告诉jvm。

目前，你可以暂时理解为这个模板就是你的.class文件。
ClassLoader用你的.class文件，构造出一个类，这个类是jvm可以理解的东西。
现在继续第二点，第二点就开始复杂起来了。
第二，jvm中有一些内置的类装载器。
总共有3个内置的类装载器
1、BootStrapClassLoader
这个类装载器的作用是：负责加载Java的核心类，包括核心的Java Class如java.lang和java.io等，核心的库如rt.jar等。
这句话表面看起来简单，但是理解起来可不是那么容易。
最重要的是：这意味着，你用rt.jar包里的类的时候，这些类都是用Bootstrap加载进来的，即你在这些类上调用.getClassLoader方法会得到这个Bootstrap，不过这里其实你得到的是一个null，这点大家不妨以后试试，这是为什么呢？
这是因为：这个加载器的是非常特殊的，它实际上不是java.lang.ClassLoader的子类，而是由JVM自身实现的
也就是说，你不能用这个类加载器做任何事情。
在Sun的JVM中，在执行java的命令中使用-Xbootclasspath选项或使用-D选项指定sun.boot.class.path系统属性值可以指定附加的类这点你知道就可以了，用到的机会微乎其微。
一般不需要用Bootstrap来加载你的类，不过你如果想做点坏事的时候，可能会用到。
2、好，接着说第二个类加载器：ExtensionClassLoader 
它负责加载JRE的扩展目录，也就是JAVA_HOME/jre/ lib/ext或者java.ext.dirs属性所指定的目录下的类。
先问一下，大家明白这里所说的系统属性，例如java.ext.dirs是什么意思吗？
例如运行一个java程序，其命令是:javamypackag.AA
如果要指定这些属性，就用命令：java-Djava.ext.dirs="my dir" AA
这样的属性是java虚拟机已经定义好的，故叫做java的系统属性，这样的属性有很多，我经常用的有java.endorsed.dir等。
运行程序的时候不是有2个参数吗，一个是你程序的参数，一个是jvm的参数。
这2个属性做java底层的会经常用到。
因为默认的扩展目录对所有从同一个JRE中启动的JVM都是通用的，所以放入这个目录的JAR类包对所有的JVM和system classloader都是可见的。
在Extension ClassLoader上调用方法：getParent会得到null，即它的parent是前面说的第一个类加载器。
你看你的ide的输出，一般都是：javaw-classpath="..."
classpath中包含了你的jar

3、好，下面是第三个ClassLoader，这个才是最重要的，对于我们来说。
第三个类加载器叫做：System ClassLoader 
系统类加载器，它负责在JVM被启动时，加载来自在执行java命令中的-classpath或者java.class.path系统属性或者CLASSPATH操作系统属性所

指定的JAR类包和类路径
获得系统类加载器的方法是：ClassLoader.getSystemClassLoader()

好，前面讲的这3个类加载器，就是jvm中内置的加载器了，其作用我们后面还要慢慢品味。
其实Extension ClassLoader你一般也用不到。
java.ext.dirs和java.class.path系统属性都是指定要加载的jar，有什么不同吗 ?
这个问题问的非常好，这也是我们后面课程主要要解决的问题，这个问题是那些大师们所想解决的事情。
在解决你这个问题之前，我先要把ClassLoader最常用的一个模型给大家介绍一下，否则讲不清楚了。
这就是我们这个课程的第三点：父代理机制。
这三个类加载器，JVM加载的时候谁先谁后，他们都分别加载哪些类，在程序起动时，他们都是类对象，
jvm首先用Bootstrap加载核心类，如java.lang.*，之后用第二个加载ext目录下的类，然后用第三个加载classpath的类。
不过这是从静态的角度说的，事实上，运行的时候，前两步是顺序执行的，第三步往往不确定。
在介绍父代理模型之前，大家要按照这个观点来看待：ClassLoader只是一个类，也仅仅是一个类而已，大家用类的观念来看待Classloader。
java从1.2版本开始，Java引入了双亲委托模型。这个模型主要是用来保证java平台的安全的。
其实最重要的安全是什么：就是保证类加载的是一个正确的类。 如果这点都保证不了，我们现在也不用搞java了。
这个模型说起来就一句话：当一个装载器被请求装载某个类时，它首先委托自己的parent去装载，若parent能装载，则返回这个类所对应的Class对象，若parent不能装载，则由parent的请求者去装载。
格外注意：这个parent不是类的父类，这个parent是ClassLoader的一个成员。 getParent来加载.不是MyClassLoader的super来加载。
ClassLoader有个特殊的成员变量，叫做parent

MyClassLoader在加载某个类的时候，首先调用MyClassLoader.getParent()，这也是得到了一个ClassLoader，先用这个来加载，跟谁加载的MyClassLoader无关。
MyClassLoader也是一个类，这个类也有自己的初始化办法，在初始化的时候你把parent设置好，或者在用的时候设置好，这些都由你程序设计了。
tomcat的类加载机制大致如下：
           ServerClassLoader
             /         /
  StandardClassLoader  FilterClassLoader
            /
       WarClassLoader.....
你的类往往是通过WarClassLoader来加载的
WarClassLoader在加载的时候，先看看StandardCL能不能加载，如果能，就返回这个Class对象，如果不能才用自己去加载。
而StandardCL在加载的时候，则先看看ServerCL能不能加载，.....
这里，WarClassLoader.getParent()=StandardCL    StandardCL.getParent()=ServerCL 
而事实上，WarClassLoader这个类，注意，这个类可能是由SystemClassLoader或其他ClassLoader加载进来的。
而且，WarCL和StandardCL，ServerCL的父类可能都是URLClassLoader
系统只负责内置的类加载器，刚才说的那几个类加载器都不是内置的
举个例子来说，我有2个应用程序，都用到logging类。
log4j有好多版本，类的名字都是相同的，这2个应用分别用了不同版本的类。这时如果没有一个明确的划分，就出问题了。

第四点：ClassLoader的特殊性质

第1点：继承性。
我构造了一个类加载器：MyClassLoader，它有2个实例：
cl1=new MyClassLoader();
cl2=new MyClassLoader();
现在加载一个特定的类：cl1.loadClass(A1);
现在A1中有个语句：Class.forName("B2");那么这个B2是谁加载进来的？ 这个B2也是用cl1来加载 当然，可能是由cl1的父类加载进来的。
cl1=new MyClassLoader();
cl2=new MyClassLoader();
cl1.loadClass("A1");
A1中有个语句：B2 b=new B2()，这里的对象b的加载器是cl1(或者cl1的parent)

第2个特点：唯一性。
Class a1 = cl1.loadClass("A1");
Class a2 = cl1.loadClass("A1");
这里的结果是a1=a2; System.out.println(a1==a2);打印的是true

第三点：独立性
Class a1=cl1.loadClass("A1");
Class a2=cl2.loadClass("A2");
System.out.println(a1==a2)
打印的结果是false
这点要注意：
Object o = a2.newInstance();
System.out.println(o instanceof a1);
这个结果是false!!!!!
这个结果可能会出乎大家意料了。大家需要好好理解一下这点。
System.out.println(o instanceof a1);－－》false
System.out.println(o instanceof a2);－－》true
这里大小写是正确的，是a1，不是A1
A1是你的类，而现在我是：
Class a1=cl1.loadClass("A1");
Class a2=cl2.loadClass("A1");
石头的意思是,通过不同加载器加载的同一个.class是不同的 对
A2 extends A1：在这个前提下：
Class a1=cl1.loadClass("A1");
Class a2=cl2.loadClass("A2");
则:a1.isAssignableFrom(a2)是false!!!
换句话说：
A2 extends A1：在这个前提下：
Class a1=cl1.loadClass("A1");
Class a2=cl2.loadClass("A2");
A2 o2=o2.newInstance();.
A1 o1=o2;-----这句话会抛出一个类型无法转换的异常。
isAssignableFrom：是判断2个Class类是否可以赋值。 isAssignableFrom是判断两个Class对象，instanceof是判断一个对象是否是某个Class对象

第4个特点：可交叉使用，刚才上面大家也看到了，不同类加载器加载的类，在同一段程序中都可以像正常情况下一样使用，除了类型判断的时候要注意外。
Class a1 = cl1.loadClass("A1");
a1.getClassLoader()的结果不一点是cl1。这个要注意。
isAssignableFrom是两个Class对象的判断，是个方法，instanceof是java语法中的一个关键字。
if(a1 instanceof A1) .... 可以说是操作符
A.class这个类，但是是用2个不同的类加载器加载的，所以这2个类之间没有任何关系，(甚至这2个类只是包名相同，而根本不是一个东西)
Thread.curent.ctxCL这个东西补充两句吧
Thread.currentThread().getContextClassLoader()
这个类加载器是个隐式的加载器，它有一些特殊的用法
前面那3个加载器你可以看做式静态的加载器，也就是说是放在哪里的，你要用它做什么，你自己去指挥就行了。
而这个当前线程上下文加载器是运行时才确定的。 知道这个就足够了，你可以当作它没有任何作用，要用的时候都是需要显式的调用。