哪里有 class 告诉我？

说明

本文中的 JVM 参数和代码在 JDK 8 版本生效。

哪里有用户类？

用户类是由开发者和第三方定义的类，它是由应用程序类加载器加载的。

Java 程序可以通过CLASSPATH 环境变量，JVM 启动参数 -cp 或者 -classpath 指定用户需要加载的类的路径。这两个配置的优先级从低到高，后面的配置会覆盖前面的配置，默认值是「.」，即当前路径。

接下来对默认值和优先级进行验证：

验证默认值是当前路径

现在有一个 Temp.java 类，它不在任何包路径下：

public class Temp {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Executed!");
    }
}

同时这个时候系统没有配置 CLASSPATH 这个环境变量，如下图所示：

然后拷贝这个编译后的 Temp.class 文件放到 E 盘的下，然后执行命令 java Temp 命令，是能够正常运行这个 Class 文件的。这个时候并没有配置 CLASSPATH 环境变量，同时也没有在执行命令时指定任何参数，说明类加载器是根据 class path 的默认值去找到这个 Class 文件的，这个默认值就是当前路径。如下图所示：

根据官方文档所说 Java 程序启动的时候会把 class path 的值放到 java.class.path 这个系统属性中，如下图所示：

修改上面的代码，在程序运行的时候把实际的 class path 打印出来，代码如下：

public class Temp {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Executed!");
        System.out.println("The actual class path is :" + System.getProperty("java.class.path"));
    }
}

代码执行结果如下图所示：

可以看到代码打印的结果是「.」，即当前路径。

验证 CLASSPATH 环境变量的作用

增加 Windows 系统环境变量，因为上面是把 Temp.class 文件放到了 E 盘下面，所以这里设置的 CLASSPATH 环境变量也是 E 盘，如下图所示：

再次运行程序，执行结果如下图所示：

程序能够正常执行说明通过配置的 E: 这个路径，类加载器能够找到 Temp.class 文件。同时打印的 class path 也是 E: ，符合设置。

验证 -cp 或者 -classpath 参数的作用

把上面设置的 CLASSPATH 环境变量删除，然后通过执行 java 命令的时候指定 -cp 参数来设置 class path 的路径。如下图所示：

程序执行的效果和通过 CLASSPATH 环境变量设置的相同。

验证 -cp或 -classpath 参数的优先级高于 CLASSPATH 环境变量

设置 CLASSPATH 环境变量为 D: ，如下图所示：

如果不带 -cp 参数执行执行会提示找不到类，因为 D: 路径下没有 Temp.class 这个文件。如下图所示：

带上 -cp 参数后就能够正常执行，这个时候两个配置都有，但是 -cp 参数的配置生效了，说明 -cp 参数的优先级高于 CLASSPAHTH 环境变量，如下图所示：

哪里有引导类？

sun.boot.class.path 系统属性的值

引导类指的是构成 Java 平台的类，包括 rt.jar 中的类以及其他几个重要的 jar 文件中的类，它们是由引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）加载的。

在前面可以看到如果直接在 Temp.class 文件所在的路径下执行 java Temp命令就能够正常执行。那这个 Temp 类的父类是 Object 类，这个类是在 jre/lib 目录下的 rt.jar 包中，但是没有任何地方指定了这个路径，那引导类加载器（BootstrapClassLoader） 是如何找 Object 类并加载的呢？

根据官方文档说的引导类加载器加载的 class path 可以通过 sun.boot.class.path 这个系统属性获取到，如下图所示：

把上面的代码修改为如下：

public class Temp {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Executed!");
        System.out.println("The actual class path is :" + System.getProperty("sun.boot.class.path"));
    }
}

通过 java Temp 命令执行后(不配置 CLASSPATH 环境变量，让它使用默认值)，结果如下：

可以看到输出结果里面有 rt.jar 包的绝对路径。实际上并没有任何地方指定了这个路径，那么这个路径怎么获取到并设置到 sun.boot.class.path 这个系统属性中的呢？

sun.boot.class.path 系统属性赋值源码分析

这里以 Windows 平台为例分析一下 HotSpot 虚拟机的源码实现。这里主要涉及到三个文件的内容，分别是：

hotspot\src\share\vm\runtime\arguments.cpp

hotspot\src\share\vm\runtime\os.cpp

hotspot\src\os\windows\vm\os_windows.cpp

源代码的调用链路如下：

arguments.cpp 负责处理 JVM 启动的参数，在这个文件中会初始化 _java_home 和_sun_boot_class_path 系统属性，如下图所示：

然后调用 os_windows.cpp 的 init_system_properties_values() 方法，在该方法中又会调用 os_windows.cpp 中的 jvm_path() 方法，该方法中会尝试去获取 jvm.dll 的绝对路径，如下图所示：

然后返回到os_windows.cpp 的 init_system_properties_values() 方法，去除掉路径中的 jvm.dll，server/client，bin 然后放入到前面创建的 _java_home 系统属性中，如下图所示：

然后再继续调用 os.cpp 中的 set_boot_path() 方法，在这个方法中获取 _java_home 系统属性中的值，用来格式化引导类 jar 包的路径，然后放入到 _sun_boot_class_path 中。 如下图所示：

这就是 sun.boot.class.path 系统属性值在 Java 程序启动时的设置过程。

深入理解Java虚拟机中介绍到「引导类加载器负责加载存放在<JAVA_HOME>/lib 目录下或者被 -Xbootclasspath 参数所指定的路径中存放的，且是 Java 虚拟机能够识别的（按照文件名识别，例如 rt.jar，名字不符合的类库即使是放在 lib 目录中也不会被加载）」。这里所描述的「按照文件名识别」指的应该就是上面 os.cpp 的 set_boot_path() 方法中定义的路径常量，只有这些路径常量才会被格式化最终放到 sun.boot.class.path 系统属性中。

目前这个系统属性在 JDK 9 中已经被移除了，如下图所示：

引导类的路径可以通过 sun.boot.class.path 系统属性或者 -Xbootclasspath JVM 参数设置。

神奇的 -Xbootclasspath/p 参数

除此之外 JVM 还提供了两个参数 -Xbootclasspath/p 和 -Xbootclasspath/a，分别用于在默认的引导类路径前面和后面增加所配置的路径。如下图所示：

-Xbootclasspath/p 这个参数有点意思，它可以用来修复引导类的 Bug 或者扩展类的功能。

比如现在把 java.util.Collections 类拷贝出来，给它增加一个方法 extendMethod()，然后打包成 jar 包，如下图所示：

在代码中通过反射的方式调用 extendMethod() 方法，代码如下所示：

public class Temp {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Method method = Collections.class.getDeclaredMethod("extendMethod");
        method.invoke(null);
    }
}

在执行 java 命令时通过 -Xbootclasspath/p 配置上这个 jar 包。可以看到新增的方法被成功调用了，说明 extend.jar 包中的 Collections 类覆盖了默认的 java.util.Collections 类，因为它在所有的路径前面，所以先被类加载器加载。如下图所示：

这个参数在 JDK 9 中也被移除了，取而代之的是 --patch-module 参数，如下图所示：

参考

findingclasses

PATH and CLASSPATH

JDK 9 Release Notes

JEP 261

How can we overwrite java.base/java.lang.Integer from OpenJDK 11 using --patch-module?

深入理解Java虚拟机