Java ClassLoader原理詳細分析2016

JVM的ClassLoader分三層，分別為Bootstrap ClassLoader，Extension ClassLoader，System ClassLoader，他們不是類繼承的父子關係，是邏輯上的上下級關係。那麼Java ClassLoader原理分析，希望對大家有所幫助!

　　一、什麼是ClassLoader?

大家都知道，當我們寫好一個Java程序之後，不是管是CS還是BS應用，都是由若干個s文件組織而成的一個完整的Java應用程序，當程序在運行時，即會調用該程序的一個入口函數來調用系統的相關功能，而這些功能都被封裝在不同的class文件當中，所以經常要從這個class文件中要調用另外一個class文件中的方法，如果另外一個文件不存在的，則會引發系統異常。而程序在啟動的時候，並不會一次性加載程序所要用的所有class文件，而是根據程序的需要，通過Java的類加載機制(ClassLoader)來動態加載某個class文件到內存當中的，從而只有class文件被載入到了內存之後，才能被其它class所引用。所以ClassLoader就是用來動態加載class文件到內存當中用的。

　　二、Java默認提供的三個ClassLoader

BootStrap ClassLoader：稱為啟動類加載器，是Java類加載層次中最頂層的類加載器，負責加載JDK中的核心類庫，如：、、等，可通過如下程序獲得該類加載器從哪些地方加載了相關的jar或class文件：

URL[] urls = ootstrapClassPath()RLs();

for (int i = 0; i < th; i++) {

tln(urls[i]ternalForm());

}

以下內容是上述程序從本機JDK環境所獲得的結果：

file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/

file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/

file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/

file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/

file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/

file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/

file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/classes/

其實上述結果也是通過查找這個系統屬性所得知的。

tln(roperty(""));

打印結果：C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jreclasses

Extension ClassLoader：稱為擴展類加載器，負責加載Java的擴展類庫，默認加載JAVA_HOME/jre/lib/ext/目下的所有jar。

App ClassLoader：稱為系統類加載器，負責加載應用程序classpath目錄下的所有jar和class文件。

注意： 除了Java默認提供的三個ClassLoader之外，用户還可以根據需要定義自已的ClassLoader，而這些自定義的ClassLoader都必須繼承自sLoader類，也包括Java提供的另外二個ClassLoader(Extension ClassLoader和App ClassLoader)在內，但是Bootstrap ClassLoader不繼承自ClassLoader，因為它不是一個普通的Java類，底層由C++編寫，已嵌入到了JVM內核當中，當JVM啟動後，Bootstrap ClassLoader也隨着啟動，負責加載完核心類庫後，並構造Extension ClassLoader和App ClassLoader類加載器。

　　三、ClassLoader加載類的原理

1、原理介紹

ClassLoader使用的是雙親委託模型來搜索類的，每個ClassLoader實例都有一個父類加載器的引用(不是繼承的關係，是一個包含的關係)，虛擬機內置的類加載器(Bootstrap ClassLoader)本身沒有父類加載器，但可以用作其它ClassLoader實例的的父類加載器。當一個ClassLoader實例需要加載某個類時，它會試圖親自搜索某個類之前，先把這個任務委託給它的父類加載器，這個過程是由上至下依次檢查的，首先由最頂層的類加載器Bootstrap ClassLoader試圖加載，如果沒加載到，則把任務轉交給Extension ClassLoader試圖加載，如果也沒加載到，則轉交給App ClassLoader 進行加載，如果它也沒有加載得到的話，則返回給委託的發起者，由它到指定的文件系統或網絡等URL中加載該類。如果它們都沒有加載到這個類時，則拋出ClassNotFoundException異常。否則將這個找到的類生成一個類的定義，並將它加載到內存當中，最後返回這個類在內存中的Class實例對象。

2、為什麼要使用雙親委託這種模型呢?

因為這樣可以避免重複加載，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。考慮到安全因素，我們試想一下，如果不使用這種委託模式，那我們就可以隨時使用自定義的String來動態替代java核心api中定義的類型，這樣會存在非常大的安全隱患，而雙親委託的方式，就可以避免這種情況，因為String已經在啟動時就被引導類加載器(Bootstrcp ClassLoader)加載，所以用户自定義的ClassLoader永遠也無法加載一個自己寫的String，除非你改變JDK中ClassLoader搜索類的默認算法。

3、 但是JVM在搜索類的.時候，又是如何判定兩個class是相同的呢?

JVM在判定兩個class是否相同時，不僅要判斷兩個類名是否相同，而且要判斷是否由同一個類加載器實例加載的。只有兩者同時滿足的情況下，JVM才認為這兩個class是相同的。就算兩個class是同一份class字節碼，如果被兩個不同的ClassLoader實例所加載，JVM也會認為它們是兩個不同class。比如網絡上的一個Java類lassLoaderSimple，javac編譯之後生成字節碼文件s，ClassLoaderA和ClassLoaderB這兩個類加載器並讀取了s文件，並分別定義出了s實例來表示這個類，對於JVM來説，它們是兩個不同的實例對象，但它們確實是同一份字節碼文件，如果試圖將這個Class實例生成具體的對象進行轉換時，就會拋運行時異常sCaseException，提示這是兩個不同的類型。現在通過實例來驗證上述所描述的是否正確：

1)、在web服務器上建一個類

package le;

public class NetClassLoaderSimple {

private NetClassLoaderSimple instance;

public void setNetClassLoaderSimple(Object obj) {

ance = (NetClassLoaderSimple)obj;

}

}

lassLoaderSimple類的setNetClassLoaderSimple方法接收一個Object類型參數，並將它強制轉換成lassLoaderSimple類型。

2)、測試兩個class是否相同()

package classloader;

public class NewworkClassLoaderTest {

public static void main(String[] args) {

try {

//測試加載網絡中的class文件

String rootUrl = "http://localhost:8080/httpweb/classes";

String className = "lassLoaderSimple";

NetworkClassLoader ncl1 = new NetworkClassLoader(rootUrl);

NetworkClassLoader ncl2 = new NetworkClassLoader(rootUrl);

Class clazz1 = Class(className);

Class clazz2 = Class(className);

Object obj1 = nstance();

Object obj2 = nstance();

ethod("setNetClassLoaderSimple", s)ke(obj1, obj2);

} catch (Exception e) {

tStackTrace();

}

}

}

首先獲得網絡上一個class文件的二進制名稱，然後通過自定義的類加載器NetworkClassLoader創建兩個實例，並根據網絡地址分別加載這份class，並得到這兩個ClassLoader實例加載後生成的Class實例clazz1和clazz2，最後將這兩個Class實例分別生成具體的實例對象obj1和obj2，再通過反射調用clazz1中的setNetClassLoaderSimple方法。