類加載器詳解

　　類加載器是負責將可能是網絡上、也可能是磁盤上的class文件加載到內存中。並為其生成對應的java.lang.class對象。一旦一個類被載入JVM了，同一個類就不會被再次加載。那么怎樣才算是同一個類？在JAVA中一個類用其全限定類名（包名和類名）作為其唯一標識，但是在JVM中，一個類用其全限定類名和其類加載器作為其唯一標識。也就是說，在JAVA中的同一個類，如果用不同的類加載器加載，則生成的class對象認為是不同的。

　　當JVM啟動時，會形成由三個類加載器組成的初始類加載器層次結構

1、啟動類加載器BootstrapClassLoader:

    是嵌在JVM內核中的加載器，該加載器是用C++語言寫的，主要負載加載JAVA_HOME/lib下的類庫，啟動類加載器無法被應用程序直接使用。

2、擴展類加載器Extension ClassLoader：

     該加載器器是用JAVA編寫，且它的父類加載器是Bootstrap，是由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader實現的，主要加載JAVA_HOME/lib/ext目錄中的類庫。開發者可以這幾使用擴展類加載器。

　　我們知道java中系統屬性java.ext.dirs指定的目錄由ExtClassLoader加載器加載，如果程序中沒有指定該系統屬性（-Djava.ext.dirs=sss/lib）那么該加載器默認加載$JAVA_HOME/lib/ext目錄下的所有jar文件，通過程序來看下系統變量java.ext.dirs所指定的路徑：

public class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));
    }
}

執行結果：

C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.6.0_43\jre\lib\ext;C:\Windows\Sun\Java\lib\ext

3、系統類加載器App ClassLoader：

系統類加載器，也稱為應用程序類加載器，負責加載應用程序classpath目錄下的所有jar和class文件。它的父加載器為Ext ClassLoader。

public class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader());
    }
}

執行結果：

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@addbf1

程序中的方法是返回委托的系統類加載器，通過執行結果，可以知道，系統類加載器是通過sun.misc.Launcher$AppClassLoader實現的。

上述三種類加載器的層次關系如下：

注意：類加載器的體系並不是“繼承”體系，而是委派體系，大多數類加載器首先會到自己的parent中查找類或者資源，如果找不到才會到自己本地查找。類加載器的委托行為動機是為了避免相同的類被加載多次。

我們可以通過程序來驗證下：

    public static void main(String[] args)
    {
        System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent());
    }

執行結果：

sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@42e816

在這里可以看到，Application ClassLoader的父加載器確實是ExtClassLoader。

我們在往上走一層，如果猜想沒錯的話，ExtClassLoader的父加載器應該是BootStrap ClassLoader

public static void main(String[] args)
    {
        System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent().getParent());
    }

執行結果：

null

這里不是說ExtClassLoader沒有父加載器，而是因為Bootstrap ClassLoader使用C++寫的。  

 

 

UML類圖：

我們解讀源碼來看下這些類的繼承關系

AppClassLoader與ExtClassLoader都是Lancher的內部類：

static class ExtClassLoader extends URLClassLoader

static class AppClassLoader extends URLClassLoader

public class URLClassLoader extends SecureClassLoader

public class SecureClassLoader extends ClassLoader

public abstract class ClassLoader

我們有這樣一個結論，除了啟動類加載器Bootstrap ClassLoader，其他的類加載器都是ClassLoader的子類。

我們來反編譯看下rt.jar,在sun.misc.Launcher$AppClassLoader路徑中，看下AppClassLoader的源碼：

static class AppClassLoader extends URLClassLoader
  {
    public static ClassLoader getAppClassLoader(ClassLoader paramClassLoader)
      throws IOException
    {
      String str = System.getProperty("java.class.path");
      File[] arrayOfFile = (str == null) ? new File[0] : Launcher.access$200(str);

      return ((AppClassLoader)AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction(str, arrayOfFile, paramClassLoader)
      {
        public Object run() {
          URL[] arrayOfURL = (this.val$s == null) ? new URL[0] : Launcher.access$300(this.val$path);

          return new Launcher.AppClassLoader(arrayOfURL, this.val$extcl);
        }
      }));
    }

1、在第6行代碼中可以看到，系統類加載器只能加載java.class.path路徑下的class文件。我們通過程序看下java.class.path指定的路徑

public class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
    }
}

執行結果：

如果是JAVA工程：

F:\workSpace\test\bin

如果是JAVAWEB工程：

F:\workSpace\study\WebRoot\WEB-INF\classes

雙親委派模型

如果一個類加載器收到了一個類加載請求，它不會自己去嘗試加載這個類，而是把這個請求轉交給父類加載器去完成。每一個層次的類加載器都是如此。因此所有的類加載請求都應該傳遞到最頂層的啟動類加載器中，只有到父類加載器反饋自己無法完成這個加載請求（在它的搜索范圍沒有找到這個類）時，子類加載器才會嘗試自己去加載。委派的好處就是避免有些類被重復加載。

雙親委派的實現比較簡單，我們來看下源碼：

 

protected synchronized Class<?> loadClass(String paramString, boolean paramBoolean)
    throws ClassNotFoundException
  {
       //檢查是否被加載過
    Class localClass = findLoadedClass(paramString);
       //如果沒有加載，則調用父類加載器
    if (localClass == null) {
      try {
           //父類加載器不為空
        if (this.parent != null)
          localClass = this.parent.loadClass(paramString, false);
        else {
             //父類加載器為空，則使用啟動類加載器
          localClass = findBootstrapClass0(paramString);
        }
      }
      catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException)
      {
           //如果父類加載失敗，則使用自己的findClass方法進行加載
        localClass = findClass(paramString);
      }
    }
    if (paramBoolean) {
      resolveClass(localClass);
    }
    return localClass;
  }

 

先檢查是否已經被加載過，若沒有加載則調用父類加載器的loadClass方法，若父類加載器不存在，則使用啟動類加載器。如果父類加載器加載失敗，則拋出異常之后看，再調用自己的findClass方法進行加載。