类加载器

前言

　　类加载器实现的动作是：通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流。

　　类加载器可以说是Java语言的一项创新，也是Java语言流行的重要原因之一，它最初是为了满足Java Applet的需求开发出来的。虽然目前Java Applet技术基本上已经不怎么使用（仅仅指浏览器上的Java Applet），但类加载器却在类层次划分、OSGi、热部署、代码加密等领域大放异彩，成为了Java技术体系中一块重要的基石。

类与类加载器

　　类加载器虽然只用于实现类的加载动作，但它在Java程序中起到的作用却远远不限于类加载阶段。对于任意的一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。这句话可以表达得更通俗一些：比较两个类是否相等，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，即使这两个类来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载它们的类加载器不同，那这两个类就必定不相等。

　　这里的相等，包括代表类的Class对象的equals()方法、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法的返回结果，也包括使用instanceof 关键字做对象所属关系判定等情况。

类加载器

　　从Java虚拟机的角度来讲，只存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），这个类加载器使用C++语言实现，是虚拟机自身的一部分；另一种就是所有其他的类加载器，这些类加载器都是由Java语言实现，独立于虚拟机外部，并且全都继承自抽象类java.lang.ClassLoader。

　　从Java开发人员的角度来看，类加载器还可以划分得更细致一些，绝大部分都会使用到启动类加载器、扩展类加载器、应用程序类加载器。如下图所示，展示了类加载器之间的层次关系：

　　启动类加载器：这个类加载器负责将存放在<JAVA_HOME>lib 目录中的，或者被 -Xbootclasspath参数所指定的路径中的，并且是虚拟机识别的（仅仅按照文件名识别，如rt.jar，名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载）类库加载到虚拟机内存中。启动类加载器无法被Java程序直接引用，用户在编写自定义类加载器时，如果需要把加载请求委派给引导类加载器，那么直接使用null代替即可。这里解释一下为什么是null：Bootstrap ClassLoader以外的ClassLoader都是Java实现的，因此这些ClassLoader势必在Java堆中有一份实例在，所以Extension ClassLoader和Application ClassLoader都能打印出内容来。但是Bootstrap ClassLoader是JVM的一部分，是用C/C++写的，不属于Java，自然在Java堆中也没有自己的空间，所以就返回null了。所以，如果ClassLoader得到的是null，那么表示的ClassLoader就是Bootstrap ClassLoader。

　　扩展类加载器（Extension ClassLoader）：这个加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，它负责加载<JAVA_HOME>libext 目录中的，或者被 java.ext.dirs 系统变量所指定的路径中的所有类库，开发者可以直接使用扩展类加载器。

　　应用程序类加载器（Application ClassLoader）：这个类加载器由 sun.misc.Launcher$App-ClassLoader实现。由于这个类加载器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，所以一般也称它为系统类加载器。它负责加载用户类路径（ClassPath）上所指定的类库，开发者可以直接使用这个类加载器，如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

我们的应用程序都是由这3种类加载器互相配合进行加载的，如果有必要，还可以加入自己定义的类加载器。

下面的程序是由JDK10的版本运行的，打印的结果有所不同，表示类加载器已经变化了，仅供参考，大体思路上是一致的。

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

运行结果为

jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@4629104a

顺便根据上图中类加载器模型，打印一下这个类的父加载器：

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

运行结果为

jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader@1c53fd30

那么再打印父加载器呢？按照我们的想法应该是Bootstrap ClassLoader了，看下是不是：

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

运行结果为

null

如果ClassLoader得到的是null，那么表示的ClassLoader就是Bootstrap ClassLoader。

双亲委派模型（Parents Delegation Model）

　　上面图中展示的类加载器之间的这种层次关系，称为类加载器的双亲委派模型。双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器之外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。这里类加载器之间的父子关系一般不会以继承的关系来实现，而是都使用组合关系来复用父加载器的代码。

　　双亲委派模型的工作过程是：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

　　使用双亲委派模型来组织类加载器之间的关系，有一个显而易见的好处就是Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。例如java.lang.Object，它存放在rt.jar中，无论哪一个类加载器要加载这个类，最终都是委派给处于模型最顶端的启动类加载器进行加载，因此Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。相反，如果没有使用双亲委派模型，由各个类加载器自行去加载的话，如果用户自己编写了一个java.lang.Object的类，并放在了 ClassPath中，那么系统中将会出现多个不同的Object类，Java类型体系中最基础的行为就无法保证，应用程序也将会变得一片混乱。

 参考：《深入理解Java虚拟机》 周志明 编著：