ClassLoader 机制

JAVA启动后，是经过JVM各级ClassLoader来加载各个类到内存。为了更加了解加载过程，我通过分析和写了一个简单的ClassLoader来粗浅的分析它的原理。

JVM的ClassLoader分三层，分别为Bootstrap ClassLoader，Extension ClassLoader，System ClassLoader，他们不是类继承的父子关系，是逻辑上的上下级关系。

Bootstrap ClassLoader是启动类加载器，它是用C++编写的，从%jre%/lib目录中加载类，或者运行时用-Xbootclasspath指定目录来加载。

Extension ClassLoader是扩展类加载器，从%jre%/lib/ext目录加载类，或者运行时用-Djava.ext.dirs制定目录来加载。

System ClassLoader，系统类加载器，它会从系统环境变量配置的classpath来查找路径，环境变量里的.表示当前目录，是通过运行时-classpath或-Djava.class.path指定的目录来加载类。

一般自定义的Class Loader可以从java.lang.ClassLoader继承，不同classloader加载相同的类，他们在内存也不是相等的，即它们不能互相转换，会直接抛异常。java.lang.ClassLoader的核心加载方法是loadClass方法，如：

protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)

         throws ClassNotFoundException

    {

         // First, check if the class has already been loaded

         Class c = findLoadedClass(name);

         if (c == null) {

             try {

                   if (parent != null) {

                       c = parent.loadClass(name, false);

                   } else {

                       c = findBootstrapClass0(name);

                   }

             } catch (ClassNotFoundException e) {

                 // If still not found, then invoke findClass in order

                 // to find the class.

                 c = findClass(name);

             }

         }

         if (resolve) {

             resolveClass(c);

         }

         return c;

    }

　　通过上面加载过程，我们能知道JVM默认是双亲委托加载机制，即首先判断缓存是否有已加载的类，如果缓存没有，但存在父加载器，则让父加载器加载，如果不存在父加载器，则让Bootstrap ClassLoader去加载，如果父类加载失败，则调用本地的findClass方法去加载。

双亲委托机制的作用是防止系统jar包被本地替换，因为查找方法过程都是从最底层开始查找。 因此，一般我们自定义的classloader都需要采用这种机制，我们只需要继承java.lang.ClassLoader实现findclass即可，如果需要更多控制，自定义的classloader就需要重写loadClass方法了，比如tomcat的加载过程，这个比较复杂，可以通过其他文档资料查看相关介绍。

各个ClassLoader加载相同的类后，他们是不互等的，这个当涉及多个ClassLoader，并且有通过当前线程上线文获取ClassLoader后转换特别需要注意，可以通过线程的setContextClassLoader设置一个ClassLoader线程上下文，然后再通过Thread.currentThread().getContextClassLoader()获取当前线程保存的Classloader。但是自定义的类文件，放到Bootstrap ClassLoader加载目录，是不会被Bootstrap ClassLoader加载的，因为作为启动类加载器，它不会加载自己不熟悉的jar包的，并且类文件必须打包成jar包放到加载器加载的根目录，才可能被扩展类加载器所加载。

Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、App ClassLoader三者的关系如下：

Bootstrap ClassLoader是Extension ClassLoader的parent，Extension ClassLoader是App ClassLoader的parent。

但是这并不是继承关系，只是语义上的定义，基本上，每一个ClassLoader实现，都有一个Parent ClassLoader。

可以通过ClassLoader的getParent方法得到当前ClassLoader的parent。Bootstrap ClassLoader比较特殊，因为它不是java class所以Extension ClassLoader的getParent方法返回的是NULL。

由于一些特殊的需求，我们可能需要定制ClassLoader的加载行为，这时候就需要自定义ClassLoader了.

自定义ClassLoader需要继承ClassLoader抽象类，重写findClass方法，这个方法定义了ClassLoader查找class的方式。

主要可以扩展的方法有：

findClass          定义查找Class的方式

defineClass       将类文件字节码加载为jvm中的class

findResource    定义查找资源的方式

现已有的ClassLoader实现有如下几种：

• java.net.URLClassLoader
• java.security.SecureClassLoader
• java.rmi.server.RMIClassLoader
• sun.applet.AppletClassLoader

Extension ClassLoader 和 App ClassLoader都是java.net.URLClassLoader的子类。

这个是URLClassLoader的构造方法：

public URLClassLoader(URL[] urls, ClassLoader parent)

public URLClassLoader(URL[] urls)

urls参数是需要加载的ClassPath url数组，可以指定parent ClassLoader，不指定的话默认以当前调用类的ClassLoader为parent。

由于classloader 加载类用的是全盘负责委托机制。所谓全盘负责，即是当一个classloader加载一个Class的时候，这个Class所依赖的和引用的所有 Class也由这个classloader负责载入，除非是显式的使用另外一个classloader载入。

所以，当我们自定义的classloader加载成功了com.company.MyClass以后，MyClass里所有依赖的class都由这个classLoader来加载完成。

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Class.forName() 与 load.loadClass()的区别：

Class.forName("xx.xx")等同于Class.forName("xx.xx",true,CALLClass.class.getClassLoader())，第二个参数(bool)表示装载类的时候是否初始化该类，即调用类的静态块的语句及初始化静态成员变量。

ClassLoader loader = Thread.currentThread.getContextClassLoader(); //也可以用(ClassLoader.getSystemClassLoader())

Class cls = loader.loadClass("xx.xx"); //这句话没有执行初始化，其实与Class.forName("xx.xx"，false，loader)是一致的，只是loader.loadClass("xx.xx")执行的是更底层的操作。

只有执行cls.NewInstance()才能够初始化类，得到该类的一个实例

Class的装载分了三个阶段，loading，linking和initializing，分别定义在The Java Language Specification的12.2，12.3和12.4。
Class.forName(className) 实际上是调用Class.forName(className, true, this.getClass().getClassLoader())。注意第二个参数，是指Class被loading后是不是必须被初始化。
ClassLoader.loadClass(className)实际上调用的是ClassLoader.loadClass(name, false)，第二个参数指出Class是否被link。
区别就出来了。Class.forName(className)装载的class已经被初始化，而ClassLoader.loadClass(className)装载的class还没有被link。
forName支持数组类型，loadClass不支持数组

一般情况下，这两个方法效果一样，都能装载Class。但如果程序依赖于Class是否被初始化，就必须用Class.forName(name)了。
例如，在JDBC编程中，常看到这样的用法，Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")，如果换成了 getClass().getClassLoader().loadClass("com.mysql.jdbc.Driver")，就不行。
为什么呢？打开com.mysql.jdbc.Driver的源代码看看，

//
// Register ourselves with the DriverManager
//
static {
　　try {
　　　　java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());
　　} catch (SQLException E) {
　　　　throw new RuntimeException("Can't register driver!");
　　}
}

原来，Driver在static块中会注册自己到java.sql.DriverManager。而static块就是在Class的初始化中被执行。所以这个地方就只能用Class.forName(className)。