Java的類加載器

1、類加載器的概念

類加載器（class loader）用來加載 Java 類到 Java 虛擬機中。通常來講，Java 虛擬機使用 Java 類的方式以下：Java 源程序（.java 文件）在通過 Java 編譯器編譯以後就被轉換成 Java 字節代碼（.class 文件）。類加載器負責讀取 Java 字節代碼到java虛擬機中並轉換成java.lang.Class類的一個實例。每一個這樣的實例用來表示一個 Java 類。經過此實例的 newInstance()方法就能夠建立出該類的一個對象。實際的狀況可能更加複雜，好比 Java 字節代碼多是經過工具動態生成的，也多是經過網絡下載的。基本上全部的類加載器都是 java.lang.ClassLoader類的一個實例。

2、類加載器的樹狀組織結構

Java 中的類加載器大體能夠分紅兩類，一類是系統提供的，另一類則是由 Java 應用開發人員編寫的。

系統提供的類加載器主要有下面三個：

• 引導類加載器（bootstrap class loader）：它用來加載 Java 的核心庫，是用原生代碼來實現的，並不繼承自 java.lang.ClassLoader。
• 擴展類加載器（extensions class loader）：它用來加載 Java 的擴展庫。Java 虛擬機的實現會提供一個擴展庫目錄。該類加載器在此目錄裏面查找並加載 Java 類。
• 系統類加載器（system class loader）：它根據 Java 應用的類路徑（CLASSPATH）來加載 Java 類。通常來講，Java 應用的類都是由它來完成加載的。能夠經過 ClassLoader.getSystemClassLoader()來獲取它。
• 除了系統提供的類加載器之外，開發人員能夠經過繼承 java.lang.ClassLoader類的方式實現本身的類加載器，以知足一些特殊的需求。除了引導類加載器以外，全部的類加載器都有一個父類加載器。系統類加載器的父類加載器是擴展類加載器，而擴展類加載器的父類加載器是引導類加載器；對於開發人員編寫的類加載器來講，其父類加載器是加載此類加載器 Java 類的類加載器。由於類加載器 Java 類如同其它的 Java 類同樣，也是要由類加載器來加載的。通常來講，開發人員編寫的類加載器的父類加載器是系統類加載器。類加載器經過這種方式組織起來，造成樹狀結構。樹的根節點就是引導類加載器。

 

 

每一個 Java 類都維護着一個指向定義它的類加載器的引用，經過 getClassLoader()方法就能夠獲取到此引用。

 Java 虛擬機是如何斷定兩個 Java 類是相同的：Java 虛擬機不只要看類的全名是否相同，還要看加載此類的類加載器是否同樣。只有二者都相同的狀況，才認爲兩個類是相同的。即使是一樣的字節代碼，被不一樣的類加載器加載以後所獲得的類，也是不一樣的。

3、加載類的過程

代理模式：類加載器在嘗試本身去查找某個類的字節代碼並定義它時，會先代理給其父類加載器，由父類加載器先去嘗試加載這個類，依次類推。

 真正完成類的加載工做的類加載器和啓動這個加載過程的類加載器，有可能不是同一個。真正完成類的加載工做是經過調用 defineClass來實現的；而啓動類的加載過程是經過調用 loadClass來實現的。前者稱爲一個類的定義加載器（defining loader），後者稱爲初始加載器（initiating loader）。在 Java 虛擬機判斷兩個類是否相同的時候，使用的是類的定義加載器。也就是說，哪一個類加載器啓動類的加載過程並不重要，重要的是最終定義這個類的加載器。類加載器在成功加載某個類以後，會把獲得的 java.lang.Class類的實例緩存起來。下次再請求加載該類的時候，類加載器會直接使用緩存的類的實例，而不會嘗試再次加載。也就是說，對於一個類加載器實例來講，相同全名的類只加載一次，即 loadClass方法不會被重複調用。

4、類加載器與web容器

拿Apache Tomcat 來講，每一個 Web 應用都有一個對應的類加載器實例。該類加載器也使用代理模式，所不一樣的是它是首先嚐試去加載某個類，若是找不到再代理給父類加載器。這與通常類加載器的順序是相反的。這是 Java Servlet 規範中的推薦作法，其目的是使得 Web 應用本身的類的優先級高於 Web 容器提供的類。這種代理模式的一個例外是：Java 核心庫的類是不在查找範圍以內的。這也是爲了保證 Java 核心庫的類型安全。