Java的Classloader

 

      我相信许多刚刚入手java的朋友是不会去主动了解classloader的，而一些已经用了java一段时间的朋友对这个概念肯定也并不很清楚，但是了解classloader的基本原理对于开发是有很大好处的，所以这里会简要介绍一些，只是简要介绍，我本人也只是很基本的了解，因为classloader在java中本身就是一个非常底层的概念，更有甚于你可以写你自己的classloader，当然我是还没到那个水平。

      首先我要假设阅读的人已经基本了解了c/c++这类语言的运行过程，也就是直接编译成二进制文件，最后根据二进制指令码，一条条的执行指令。但是对于java这类解释性语言javac编译器是先将源码编译成class中间代码的，机器自然不懂得什么叫中间代码于是就通过jvm来把中间代码转换成计算机认识的机器代码。而通常第一步就是让classloader（类加载器）去加载相应的class文件，即类文件。综上所述，classloader事实上是jvm加载中间代码，或者说是类文件的工具！

      那classloader是怎么知道运行这个程序需要加载哪些类文件呢？事实上大多数的源码中你都显示的告诉了classloader所要加载的类文件，这就是import语句的作用！然而有些时候你发现运行System.out.println或者用到String类时没有任何显示的import语句程序在运行时也不会报ClassNotFoundException这样的运行时错误。这又是怎么回事呢？

       这要从classloader的基本结构解释！java中至少三种classloader（也就是说jdk提供三种，你也可以自己实现）：The bootstrap classloader;The extension classloader;the application classloader。

       bootstrap是最核心的classloader，是jvm自带的，他负责加载系统类，比如java.lang.* 就是属于系统类，但是并不是说系统类就不需要显示的import了，只是java.lang.*不需要，java在每次运行的时候都会自动加载这个包里面的所有类。而事实上所谓的系统类就是rt.jar（这个文件位于java安装目录下的/jre/lib目录下）jar包中的类。关于第二种classloader，它是负责加载所谓的标准扩展类的，究竟什么是标准扩展类的，就是一切放在jdk安装目录下的/jre/lib/ext目录下的类文件和jar包。第一和第二中classloader，都不需要通过classpath来告诉classloader要加载的类都是哪里，因为他们的位置都是java指定好了的，并且是静态的，不能改变的！第三种是类加载器就负责加载应用程序所定义的类（就是你自己写的A类，B类或者是非官方的插件等等），这些类需要放在你所设置的classpath中，而classpath（类路径）的作用就是告诉第三种类加载器到哪里去加载应用程序所定义的类。

      java中的classloader是有父子关系的除bootstrap的任何一个classloader都有一个父亲，bootstrap事实上就是树的根了，它的孩子是extension classloader，而application classloader是extension的孩子。当一个classloader要加载一个类是，它总是先给它的父亲一个机会去加载类，只有当父亲找不到或加载失败时它才加载。比如说你自己定义了一个String类，而且自己造了一个java.lang包，把这个类放在了这个包里，那么负责加载的应该是application classloader但是application先把权力让给父亲extensiion而extension又把权力让给了bootstrap而bootstrap在rt.jar里也发现了一个java.lang.String，所以他就把这个String给加载了，而整个加载过程也结束了，这时你加载的是系统的那个java.lang.String而不是你自己的那个！

      最后要注意的是每个类都有一个Class类成员变量（java的reflection就是通过它来实现的）。里面有一个getClassLoader()方法可以得到负责加载该类的类加载器对象。但是bootstrap比较特殊，它是整合在jvm里的，而jvm本身是用c实现的，根本不存在对象这一说。所以像String这样的类你调用String.class.getClassLoader()的话返回的是null！