Java类加载器深入理解

本篇文章主要是详细写一下个人对Java ClassLoader的理解。

首先回顾一下，java虚拟机载入java类的步骤：java文件经过编译器编译后变成字节码文件（.class文件），类加载器(ClassLoader)读取.class文件，并且转换成java.lang.Class的一个实例，最后通过newInstance方法创建该类的一个对象。ClassLoader的作用就是根据一个类名，找到对应的字节码，根据这些字节码定义出对应的类，该类就是java.lang.Class的一个实例。

类加载器的组织结构

java有三个初始类加载器，当java虚拟机启动时，它们会按照以下顺序启动：Bootstrap classloader -> extension classloader -> system classloader。三者的关系：bootstrap classloader是extension classloader的parent，extension classloader是system classloader的parent。

bootstrap classloader

它是最原始的类加载器，并不是由java代码写的，是由原生代码编写的。Java有一次编译、所有平台运行的效果，就是因为它写了一份功能相同，但针对不同平台不同语言实现的底层代码。它负责加载java核心库，大家可运行以下代码，看看自己本地的java核心库在哪里：

URL[] urls=sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for (int i = 0; i < urls.length; i++) {
	System.out.println(urls[i].toExternalForm());
}

本人的运行结果：

file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/lib/resources.jar
file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/lib/rt.jar
file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/lib/jsse.jar
file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/lib/jce.jar
file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/lib/charsets.jar
file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/lib/modules/jdk.boot.jar
file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/classes

extension classloader

它用来加载JRE的扩展目录（JAVA_HOME/jre/lib/ext或java.ext.dirs系统属性指定的）JAR的类包。注意，因为它是bootstrap classloader加载的，所以当你运行：

ClassLoader extensionClassloader=ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent();
System.out.println("the parent of extension classloader : "+extensionClassloader.getParent());

输出的是：the parent of extension classloader : null

system classloader

它用于加载classpath目录下的jar包，我们写的java类，一般都是由它加载，除非你自己制定个人的类加载器。

全盘负责委托机制

classloader加载类时，使用全盘负责委托机制，可以分开两部分理解：全盘负责，委托。

全盘负责机制：若类A调用了类Ｂ，则类B和类B所引入的所有jar包，都由类A的类加载器统一加载。

委托机制：类加载器在加载类A时，会优先让父加载器加载，当父加载器加载不到，再找父父加载器，一直找到bootstrap classloader都找不到，才自己去相关的路径去寻找加载。以下是ClassLoader的源码：

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) {
		    //从父加载器加载
		    c = parent.loadClass(name, false);
		} else {
		    //从bootstrap loader加载
		    c = findBootstrapClassOrNull(name);
		}
	    } catch (ClassNotFoundException e) {
                // ClassNotFoundException thrown if class not found
                // from the non-null parent class loader
            }
            if (c == null) {
	        // If still not found, then invoke findClass in order
	        // to find the class.
	        c = findClass(name);
	    }
	}
	if (resolve) {
	    resolveClass(c);
	}
	return c;
    }

举个例子，类加载器加载类A的过程：

1,判断是否已经加载过，在cache里面查找，若有，跳7；否则下一步

2,判断当前加载器是否有父加载器，若无，则当前为ext classloader，跳去４；否则下一步

3,请求父加载器加载该类，若加载成功，跳7；若不成功，即父加载器不能找到该类，跳2

4,请求jvm的bootstrap classloader加载，若加载成功，跳7；若失败，跳5

5,当前加载器自己加载，若成功，跳7；否则，跳6

6,抛出ClassNotFoundException

7,返回Class

编写自己的类加载器

Java加载类的过程，实质上是调用loadClass()方法，loadClass中调用findLoadedClass()方法来检查该类是否已经被加载过，如果没有就会调用父加载器的loadClass()，如果父加载器无法加载该类，就调用findClass()来查找该类。

所以我们要做的就是新建MyClassLoader继承java.lang.ClassLoader，重写其中的findClass()方法。主要是重新设计查找字节码文件的方案，然后调用definedClass来返回。

本人写了一个demo，用自己的类加载器去加载指定java文件，且带有热部署效果，具体请查看以下url。