什么是ClassLoader

在程序启动的时候，并不会一次性加载程序所要用的所有class文件，而是根据程序的需要，通过Java的类加载机制（ClassLoader）来动态加载某个class文件到内存当中，只有当class文件被载入了内存之后，才能被其他的class所引用。

Java默认提供的三个ClassLoader

  • BootStrap ClassLoader

    启动类加载器，是Java类加载层次中最顶层的类加载器，负责加载JDK中的核心库，如rt.jar、resources.jar、charsets.jar等。

  • Extension ClassLoader

    扩展类加载器，负责加载Java的扩展类库，默认加载JAVA_HOME/jre/lib/ext/目录下的所有jar。

  • App ClassLoader

    系统类加载器，负责加载应用程序classpath目录下的所有jar和class文件

当然，用户可以根据需要进行自定义ClassLoader，自定义的ClassLoader必须继承自java.lang.ClassLoader类，也包括Java提供的另外两个ClassLoader（Extension ClassLoader和App ClassLoader），但是BootStrap ClassLoader不继承自ClassLoader，因为它不是一个普通的Java类，底层由C++编写，已嵌入到了JVM内核当中，当JVM启动后，BootStrap ClassLoader也随着启动，负责加载核心库后，并构造Extension ClassLoader和App ClassLoader。

ClassLoader加载类的原理

原理

ClassLoader使用的是双亲委托模型来搜索类，每个ClassLoader实例都有一个父类加载器的引用，虚拟机内置的类加载器（BootStrap ClassLoader）本身没有父加载器，但可以作为其他ClassLoader实例的父类加载器。当一个ClassLoader实例需要加载某个类时，它会试图亲自搜索某个类之前，先把这个任务委托给它的父类类加载器，这个过程是由上往下依次检查的，首先由最顶层的类加载器BootStrap ClassLoader试图加载，如果没有加载到，则把任务转交给Extension ClassLoader试图加载，如果也没有加载到，则转交给App ClassLoader进行加载，如果它也没有加载的到的话，则返回给委托的发起者，由它到指定的文件系统或网络等URL中加载该类，如果它们都没有加载到这个类的话，则抛出ClassNotFoundException异常，否则将这个找到的类生成一个类的定义，并将它加载到内存当中，最后返回这个类在内存中的Class实例对象。

为什么要使用双亲委托模型？

因为这样可以避免重复加载，当父类加载了该类的时候，就没有必要子ClassLoader再加载一次，考虑到安全因素，试想一下，如果不使用双亲委托模式，那我们就可以随时使用自定义的String来动态替代Java核心api中定义的类型，这样会存在很大的安全隐患，而双亲委托模式就可以避免这种情况，因为String已经在启动时被引导类加载器（BootStrap ClassLoader）加载，所以使用自定义的ClassLoader永远无法也无法加载一个自己写的String。

JVM在搜索类的时候，如何判断两个class是相同的呢？

JVM在判定两个class是否相同时，不仅要判断两个类名是否相同，而且要判断是否由同一个类加载器实例加载的，只有两者同时满足的情况下，JVM才会认为这两个class是相同的。就算两个class是同一份class字节码，如果被两个不同的ClassLoader实例所加载，JVM也会认为它们是两个不同class。

定义自己的ClassLoader

既然JVM已经提供了默认的类加载器，为什么还要定义自已的类加载器呢？因为Java中提供的默认ClassLoader，只加载指定目录下的jar和class，如果我们想加载其它位置的类或jar时，比如：我要加载网络上的一个class文件，通过动态加载到内存之后，要调用这个类中的方法实现我的业务逻辑。在这样的情况下，默认的ClassLoader就不能满足我们的需求了，所以需要定义自己的ClassLoader。

定义自已的类加载器分为两步：

  • 继承java.lang.ClassLoader
  • 重写父类的findClass方法

JDK已经在loadClass方法中帮我们实现了ClassLoader搜索类的算法，当在loadClass方法中搜索不到类时，loadClass方法就会调用findClass方法来搜索类，所以我们只需重写该方法即可。如没有特殊的要求，一般不建议重写loadClass搜索类的算法。

说明

本文转载自深入分析Java ClassLoader原理。