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Java类加载机制及自定义加载器

　　一：ClassLoader类加载器，主要的作用是将class文件加载到jvm虚拟机中。jvm启动的时候，并不是一次性加载所有的类，而是根据需要动态去加载类，主要分为隐式加载和显示加载。

　　隐式加载：程序代码中不通过调用ClassLoader来加载需要的类，而是通过JVM类自动加载需要的类到内存中。例如，当我们在类中继承或者引用某个类的时候，JVM在解析当前这个类的时，发现引用的类不在内存中，那么就会自动将这些类加载到内存中。

　　显示加载：代码中通过Class.forName（），this.getClass.getClassLoader.LoadClass（），自定义类加载器中的findClass（）方法等。

Thread. setContextClassLoader() 上下文加载器

是一个角色用以解决顶层ClassL

类加载器的继承关系

　　　　　　类加载器之间的继承关系，如下图：

　　ExtClassLoader，AppClassLoder继承URLClassLoader，而URLClassLoader继承ClassLoader，BoopStrap ClassLoder不在上图中，因为它是由C/C++编写的，它本身是虚拟机的一部分，并不是一个java类。jvm加载的顺序：BoopStrap ClassLoder-〉ExtClassLoader->AppClassLoder

oader无法访问底层ClassLoader的类的问题基本思想是，在顶层ClassLoader中，传入底层ClassLoader的实例

AppClassLoader的父加载器为ExtClassLoader，ExtClassLoader的父加载器为null，BoopStrap ClassLoader为顶级加载器。

一个普通的加载过程：

（1）首先会到自定义加载器中查找，看是否已经加载过，如果已经加载过，则返回字节码。

　　（2）如果自定义加载器没有加载过，则询问上一层加载器(即AppClassLoader)是否已经加载过Test.class。

　　（3）如果没有加载过，则询问上一层加载器（ExtClassLoader）是否已经加载过。

　　（4）如果没有加载过，则继续询问上一层加载（BoopStrap ClassLoader）是否已经加载过。

　　（5）如果BoopStrap ClassLoader依然没有加载过，则到自己指定类加载路径下（"sun.boot.class.path"）查看是否有Test.class字节码，有则返回，没有通

知下一层加载器ExtClassLoader到自己指定的类加载路径下（java.ext.dirs）查看。

　　（6）依次类推，最后到自定义类加载器指定的路径还没有找到Test.class字节码，则抛出异常ClassNotFoundException。如下图：

　　蓝线：findLoadedClass

　　红线：loadClass

类加载过程的几个方法

　　（1）loadClass （2）findLoadedClass （3）findClass

当父类加载器没有加载，并且没有相关的类，则当前类的加载器调用自身findClass，去loadClass

自定义类加载器步骤

　　（1）继承ClassLoader （2）重写findClass（）方法（3）调用defineClass（）方法

　　下面写一个自定义类加载器：指定类加载路径在D盘下的lib文件夹下。

　　（1）新建一个Test.class类，代码如下：

package test;

import java.io.ByteArrayOutputStream;

import java.io.File;

import java.io.FileInputStream;

import java.io.FileNotFoundException;

import java.io.IOException;

import java.io.InputStream;

public class MyClassLoader extends ClassLoader{

    private String classpath;

    public MyClassLoader(String classpath) {

        this.classpath = classpath;

    }

    @Override

    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {

        try {

            byte [] classDate=getDate(name);

            if(classDate==null){}

            else{

                //defineClass方法将字节码转化为类

                return defineClass(name,classDate,,classDate.length);

            }

        } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

        }

        return super.findClass(name);

    }

    //返回类的字节码

    private byte[] getDate(String className) throws IOException{

        InputStream in = null;

        ByteArrayOutputStream out = null;

        String path=classpath + File.separatorChar +

                    className.replace('.',File.separatorChar)+".class";

        try {

            in=new FileInputStream(path);

            out=new ByteArrayOutputStream();

            byte[] buffer=new byte[];

            int len=;

            while((len=in.read(buffer))!=-){

                out.write(buffer,,len);

            }

            return out.toByteArray();

        }

        catch (FileNotFoundException e) {

            e.printStackTrace();

        }

        finally{

            in.close();

            out.close();

        }

        return null;

    }

}

package test;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

import java.lang.reflect.Method;

public class TestMyClassLoader {

    public static void main(String []args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException{

        //自定义类加载器的加载路径

        MyClassLoader myClassLoader=new MyClassLoader("D:\\lib");

        //包名+类名

        Class c=myClassLoader.loadClass("com.test.Test");

        if(c!=null){

            Object obj=c.newInstance();

            Method method=c.getMethod("say", null);

            method.invoke(obj, null);

            System.out.println(c.getClassLoader().toString());

        }

    }

}

自定义类加载器的作用：jvm自带的三个加载器只能加载指定路径下的类字节码。如果某个情况下，我们需要加载应用程序之外的类文件呢？比如本地D盘下的，或者去加载网络上的某个类文件，这种情况就可以使用自定义加载器了。

JDK中ClassLoader默认设计模式 – 问题：

Thread. setContextClassLoader() 上下文加载器是一个角色，用以解决顶层ClassLoader无法访问底层ClassLoader的类的问题

基本思想是，在顶层ClassLoader中，传入底层ClassLoader的实例

双亲模式的破坏：

双亲模式是默认的模式，但不是必须这么做

Tomcat的WebappClassLoader 就会先加载自己的Class，找不到再委托parent

OSGi的ClassLoader形成网状结构，根据需要自由加载Class

热替换：

当一个class被替换后，系统无需重启，替换的类立即生效

面试：描述一下JVM加载class文件的原理机制？

Java中的类加载器是一个重要的Java运行时系统组件，它负责在运行时查找和装入类文件中的类。
经过编译的Java程序并不是一个可执行程序，而是.class文件。当Java程序需要使用某个类时，JVM会确保这个类已经被加载、连接（验证、准备和解析）和初始化。类的加载是指把类的.class文件中的数据读入到内存中，产生对应的Class对象。加载完成后，以此时的类还不可用。当类被加载后就进入连接阶段，这一阶段包括验证、准备（为静态变量分配内存并设置默认的初始值）和解析（将符号引用替换为直接引用）三个步骤。最后JVM对类进行初始化，包括：1)如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化，那么就先初始化父类；2)如果类中存在初始化语句，就依次执行这些初始化语句。

类的加载是由类加载器完成的，类加载器包括：根加载器（BootStrap）、扩展加载器（Extension）、系统加载器（System）和用户自定义类加载器（java.lang.ClassLoader的子类）。类加载过程采取了父亲委托机制（PDM）。Bootstrap是根加载器，其他的加载器都有且仅有一个父类加载器。类的加载首先请求父类加载器加载，父类加载器无能为力时才由其子类加载器自行加载。
        Bootstrap：一般用本地代码实现，负责加载JVM基础核心类库（rt.jar）；
        Extension：从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，它的父加载器是Bootstrap；
        System：又叫应用类加载器，其父类是Extension。它是应用最广泛的类加载器。它从环境变量classpath或者系统属性java.class.path所指定的目录中记载类，是用户自定义加载器的默认父加载器。