Java基础之ClassLoader详解

一、ClassLoader简介

ClassLoader负责在运行时将Java类动态加载到JVM中，而且ClassLoader是JRE的一部分。因此，由于ClassLoader的存在，JVM无需了解底层文件和文件系统即可运行Java程序。

而且，ClassLoader并不会一次把所有Java类加载到内存中，而是在应用程序需要的时候加载。这就是ClassLoader发挥作用的地方，它们负责将类加载到内存中。

二、内置的CLassLoader的类型

下面是一个简单的例子，它展示了不同的类被哪种ClassLoader加载的：

 执行上面的方法，将打印：

如我们所看到的，这里有三种不同的ClassLoader：AppClassLoader、ExtClassLoader和BootstrapClassLoader。BootstrapClassLoader显示为null，这是因为BootstrapClassLoader是本机代码（由C/C++编写，本身是JRE的一部分）而不是Java代码编写的，因此不会显示为Java类。

AppClassLoader加载了上面示例方法的类（Test），AppClassLoader将我们的java类加载到类路径中。

接下来，ExtClassLoader加载了Logging类，ExtClassLoader加载作为标准核心的Java扩展类 - %JAVA_HOME%/jre/lib/ext下的类。

最后是BootstrapClassLoader加载了ArrayList类，BootstrapClassLoader是所有ClassLoader的父级。

三、BootstrapClassLoader

Java类是由java.lang.ClassLoader的实例加载的，但是AppClassLoader本身就是一个Java类。因此谁来加载AppClassLoader（java.lang.ClassLoader）？

这就是BootstrapClassLoader发挥作用的地方了。

BootstrapClassLoader负责加载JDK内部的类，rt.jar和%JAVA_HOME%/lib目录下的其他核心库，ext目录是扩展库。此外BootstrapClassLoader还是其他ClassLoader实例的爸爸。

BootstrapClassLoader是JVM的一部分，它是由本机代码（C/C++）编写，在不同的平台上会有不同的实现。

四、ExtClassLoader

ExtClassLoader是BootstrapClassLoader的子类，它负责加载标准核心的Java扩展类，它从JDK的扩展目录%JAVA_HOME%/lib/ext/目录或环境变量java.ext.dirs目录下加载对应的扩展类。

五、AppClassLoader

AppClassLoader负责将所有的应用程序级的类加载到JVM中，它加载在类环境变量CLASSPATH下的文件，而且它是ExtClassLoader的子类。

六、ClassLoader如何工作？

ClassLoader是JRE的一部分，当JVM请求一个类时，ClassLoader尝试定位该类，并使用完全限定的类名称来加载该类。

java.lang.ClassLoader.loadClass()方法时负责加载类成为运行时，它首先会尝试基于完全限定的类名称去加载类，如果没有加载到该类，它就会委派给父类ClassLoader，这个过程使用递归完成的。

最终，如果父类ClassLoader找不到该类，则子类将调用
java.net.URLClassLoader.findClass()方法在文件系统中查找该类。如果最后一个子类ClassLoader也无法加载该类，就抛出java.lang.NoClassDeFoundError或java.lang.ClassNotFoundExcrption异常。

从调用java.lang.ClassForName()开始，它首先将尝试通过父类ClassLoader加载该类，然后尝试通过
java.net.URLClassLoader.findClass()查找class本身。当让任然找不到该类是，它将抛出ClassNotFoundException异常。

ClassLoader具有三个重要的特性。

七、委托模型

ClassLoader遵循委托模型，在该模型中，根据请求查找类或者资源，ClassLoader实例会将对类或者资源的搜索委托给父级ClassLoader。

假设我们有一个应用程序类加载到JVM中的请求，AppClassLoader会将该类的加载委托给其父级ExtClassLoader，而父级ExtClassLoader又将委托给BootstrapClassLoader。

仅当BootstrapClassLoader和ExtClassLoader未能成功加载类时，AppClassLoader才会去加载类。

八、class唯一性

作为委托模型的结果，很容易确保class的唯一性，因为我们总是尝试向上委托。如果父类ClassLoader无法找到该类，则只有当前的ClassLoader实例会亲自去加载。

九、可见性

子类ClassLoader对其父类ClassLoader加载的类是可以见的。

例如，BootstrapClassLoader加载的类对ExtClassLoader加载的类具有可见性，反之亦然。

如果AppClassLoader加载了类A，ExtClassLoader加载了类B，那么就AppClassLoader加载的其他类而言，A和B都是可见的。

但是就ExtClassLoader加载其他类而言，类B是唯一可见的类。

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