要深入了解ClassLoader,首先就要知道ClassLoader是用來干什么的,顧名思義,它就是用來加載Class文件到JVM,以供程序使用 的。我們知道,java程序可以動態加載類定義,而這個動態加載的機制就是通過ClassLoader來實現的,所以可想而知ClassLoader的重 要性如何。
看到這里,可能有的朋友會想到一個問題,那就是既然ClassLoader是用來加載類到JVM中的,那么ClassLoader又是如何被加載呢?難道它不是java的類?
沒有錯,在這里確實有一個ClassLoader不是用java語言所編寫的,而是JVM實現的一部分,這個ClassLoader就是 bootstrap classloader(啟動類加載器),這個ClassLoader在JVM運行的時候加載java核心的API以滿足java程序最基本的需求,其中 就包括用戶定義的ClassLoader,這里所謂的用戶定義是指通過java程序實現的ClassLoader,一個是ExtClassLoader, 這個ClassLoader是用來加載java的擴展API的,也就是/lib/ext中的類,一個是AppClassLoader,這個 ClassLoader是用來加載用戶機器上CLASSPATH設置目錄中的Class的,通常在沒有指定ClassLoader的情況下,程序員自定義 的類就由該ClassLoader進行加載。
當運行一個程序的時候,JVM啟動,運行bootstrap classloader,該ClassLoader加載java核心API(ExtClassLoader和AppClassLoader也在此時被加 載),然后調用ExtClassLoader加載擴展API,最后AppClassLoader加載CLASSPATH目錄下定義的Class,這就是一 個程序最基本的加載流程。
上面大概講解了一下ClassLoader的作用以及一個最基本的加載流程,接下來將講解一下ClassLoader加載的方式,這里就不得不講一下ClassLoader在這里使用了雙親委托模式進行類加載。
每一個自定義ClassLoader都必須繼承ClassLoader這個抽象類,而每個ClassLoader都會有一個parent ClassLoader,我們可以看一下ClassLoader這個抽象類中有一個getParent()方法,這個方法用來返回當前 ClassLoader的parent,注意,這個parent不是指的被繼承的類,而是在實例化該ClassLoader時指定的一個 ClassLoader,如果這個parent為null,那么就默認該ClassLoader的parent是bootstrap classloader,這個parent有什么用呢?
我們可以考慮這樣一種情況,假設我們自定義了一個ClientDefClassLoader,我們使用這個自定義的ClassLoader加載 java.lang.String,那么這里String是否會被這個ClassLoader加載呢?事實上java.lang.String這個類並不 是被這個ClientDefClassLoader加載,而是由bootstrap classloader進行加載,為什么會這樣?實際上這就是雙親委托模式的原因,因為在任何一個自定義ClassLoader加載一個類之前,它都會先 委托它的父親ClassLoader進行加載,只有當父親ClassLoader無法加載成功后,才會由自己加載,在上面這個例子里,因為 java.lang.String是屬於java核心API的一個類,所以當使用ClientDefClassLoader加載它的時候,該 ClassLoader會先委托它的父親ClassLoader進行加載,上面講過,當ClassLoader的parent為null 時,ClassLoader的parent就是bootstrap classloader,所以在ClassLoader的最頂層就是bootstrap classloader,因此最終委托到bootstrap classloader的時候,bootstrap classloader就會返回String的Class。
我們來看一下ClassLoader中的一段源代碼:
protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException{ // 首先檢查該name指定的class是否有被加載 Class c = findLoadedClass(name); if (c == null) { try { if (parent != null) { //如果parent不為null,則調用parent的loadClass進行加載 c = parent.loadClass(name, false); }else{ //parent為null,則調用BootstrapClassLoader進行加載 c = findBootstrapClass0(name); } }catch(ClassNotFoundException e) { //如果仍然無法加載成功,則調用自身的findClass進行加載 c = findClass(name); } } if (resolve) { resolveClass(c); } return c; }
從上面一段代碼中,我們可以看出一個類加載的大概過程與之前我所舉的例子是一樣的,而我們要實現一個自定義類的時候,只需要實現findClass方法即可。
為什么要使用這種雙親委托模式呢?
第一個原因就是因為這樣可以避免重復加載,當父親已經加載了該類的時候,就沒有必要子ClassLoader再加載一次。
第二個原因就是考慮到安全因素,我們試想一下,如果不使用這種委托模式,那我們就可以隨時使用自定義的String來動態替代java核心api中定義類 型,這樣會存在非常大的安全隱患,而雙親委托的方式,就可以避免這種情況,因為String已經在啟動時被加載,所以用戶自定義類是無法加載一個自定義的 ClassLoader。
上面對ClassLoader的加載機制進行了大概的介紹,接下來不得不在此講解一下另外一個和ClassLoader相關的類,那就是Class類,每 個被ClassLoader加載的class文件,最終都會以Class類的實例被程序員引用,我們可以把Class類當作是普通類的一個模板,JVM根 據這個模板生成對應的實例,最終被程序員所使用。
我們看到在Class類中有個靜態方法forName,這個方法和ClassLoader中的loadClass方法的目的一樣,都是用來加載class的,但是兩者在作用上卻有所區別。