ClassLoader理解

ClassLoader一个经常出现又让很多人望而却步的词，本文将试图以最浅显易懂的方式来讲解 ClassLoader，希望能对不了解该机制的朋友起到一点点作用。 

一.类的加载

当我们调用Java命令运行某一个Java程序的时候，该命令会启动一个Java虚拟机进程，不管使用了多少个线程，它们都处于一个进程之中，也就是使用JVM进程的内存区。

当程序主动使用一个类的时候，如果这个类没有被加载到内存中，系统会通过加载，连接，初始化3个步骤完成对该类的初始化，类的加载有类加载器完成。后面会有详细介绍。

要深入了解ClassLoader，首先就要知道ClassLoader是用来干什么的，顾名思义，它就是用来加载Class文件到JVM，以供程序使用的。我们知道，java程序可以动态加载类定义，而这个动态加载的机制就是通过ClassLoader来实现的，所以可想而知ClassLoader的重要性如何。 

类加载器负责加载所有的类，载入内存的类生成一个java.lang.Class实例，这个类包含了类的全部信息，同一个类载入一次，不会重复载入。载入JVM的类也有自己的标示做区分，避免重复载入，这个区分就是 其权限定类名+类加载器。

看到这里，可能有的朋友会想到一个问题，那就是既然ClassLoader是用来加载类到JVM中的，那么ClassLoader又是如何被加载呢？难道它不是java的类？ 

没有错，在这里确实有一个ClassLoader不是用java语言所编写的，而是JVM实现的一部分，这个ClassLoader就是bootstrap classloader（启动类加载器），这个ClassLoader在JVM运行的时候加载java核心的API以满足java程序最基本的需求，其中就包括用户定义的ClassLoader，这里所谓的用户定义是指通过java程序实现的ClassLoader，一个是ExtClassLoader，这个ClassLoader是用来加载java的扩展API的，也就是/lib/ext中的类，一个是AppClassLoader，这个ClassLoader是用来加载用户机器上CLASSPATH设置目录中的Class的，通常在没有指定ClassLoader的情况下，程序员自定义的类就由该ClassLoader进行加载。 

java应用环境中不同的class分别由不同的ClassLoader负责加载。
一个jvm中默认的classloader有Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、App ClassLoader，分别各司其职：

• Bootstrap ClassLoader     负责加载java基础类，主要是 %JRE_HOME/lib/ 目录下的rt.jar、resources.jar、charsets.jar和class等 c++实现
  
• Extension ClassLoader    负责加载java扩展类，主要是 %JRE_HOME/lib/ext 目录下的jar和class
  
• App ClassLoader           负责加载当前java应用的classpath中的所有类。

当运行一个程序的时候，JVM启动，运行bootstrap classloader，该ClassLoader加载java核心API（ExtClassLoader和AppClassLoader也在此时被加载），然后调用ExtClassLoader加载扩展API，最后AppClassLoader加载CLASSPATH目录下定义的Class，这就是一个程序最基本的加载流程。 

上面大概讲解了一下ClassLoader的作用以及一个最基本的加载流程，接下来将讲解一下ClassLoader加载的方式，这里就不得不讲一下ClassLoader在这里使用了双亲委托模式进行类加载。 

每一个自定义ClassLoader都必须继承ClassLoader这个抽象类，而每个ClassLoader都会有一个parent ClassLoader，我们可以看一下ClassLoader这个抽象类中有一个getParent()方法，这个方法用来返回当前ClassLoader的parent，注意，这个parent不是指的被继承的类，而是在实例化该ClassLoader时指定的一个ClassLoader，如果这个parent为null，那么就默认该ClassLoader的parent是bootstrap classloader，这个parent有什么用呢？ 

我们可以考虑这样一种情况，假设我们自定义了一个ClientDefClassLoader，我们使用这个自定义的ClassLoader加载java.lang.String，那么这里String是否会被这个ClassLoader加载呢？事实上java.lang.String这个类并不是被这个ClientDefClassLoader加载，而是由bootstrap classloader进行加载，为什么会这样？实际上这就是双亲委托模式的原因，因为在任何一个自定义ClassLoader加载一个类之前，它都会先委托它的父亲ClassLoader进行加载，只有当父亲ClassLoader无法加载成功后，才会由自己加载，在上面这个例子里，因为java.lang.String是属于java核心API的一个类，所以当使用ClientDefClassLoader加载它的时候，该ClassLoader会先委托它的父亲ClassLoader进行加载，上面讲过，当ClassLoader的parent为null时，ClassLoader的parent就是bootstrap classloader，所以在ClassLoader的最顶层就是bootstrap classloader，因此最终委托到bootstrap classloader的时候，bootstrap classloader就会返回String的Class。

为什么要使用这种双亲委托模式呢？ 

第一个原因就是因为这样可以避免重复加载，当父亲已经加载了该类的时候，就没有必要子ClassLoader再加载一次。 

第二个原因就是考虑到安全因素，我们试想一下，如果不使用这种委托模式，那我们就可以随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义类型，这样会存在非常大的安全隐患，而双亲委托的方式，就可以避免这种情况，因为String已经在启动时被加载，所以用户自定义类是无法加载一个自定义的ClassLoader。 

上面对ClassLoader的加载机制进行了大概的介绍，接下来不得不在此讲解一下另外一个和ClassLoader相关的类，那就是Class类，每个被ClassLoader加载的class文件，最终都会以Class类的实例被程序员引用，我们可以把Class类当作是普通类的一个模板，JVM根据这个模板生成对应的实例，最终被程序员所使用。