Java 类加载器(ClassLoader)/双亲委派模型

ClassLoader类加载器

Class类描述的是整个类的信息，在Class类中提供的forName()方法,这个方法根据ClassPath配置的路径进行类的加载，如果说现在你的类的加载路径可能是网络、文件，这个时候就必须实现类加载器，也就是ClassLoader类的主要作用。

认识ClassLoader

首先通过Class类观察如下方法:

//自定义类，这个类一定在CLASSPATH中
class Member{}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Class<?> cls = Member.class ;
        System.out.println(cls.getClassLoader()) ;
        System.out.println(cls.getClassLoader().getParent()) ;
        System.out.println(cls.getClassLoader().getParent().getParent());
    }
}

运行结果

此时出现了两个类加载器:ExtClassLoader(扩展类加载器)、AppClassLoader(应用程序类加载器)。

那么，什么是类加载器？

Bootstrap(启动类加载器)：这个类加载器使用C++实现，是虚拟机自身的一部分；其他的类加载器都由Java语言实现，独立于JVM外部并且都继承于java.lang.ClassLoader.BootStrap类加载器负责将存放于\lib目录中(或者被-Xbootclasspath参数指定路径中)能被虚拟机识别的(仅按照文件名识别，如rt.jar，名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载)类库加载到JVM内存中。启动类加载器无法被Java程序直接引用。

ExtClassLoader(扩展类加载器)：它负责加载\lib\ext目录中，或者被java.ext.dirs系统变量指定的路径中的类库。开发者可以直接使用扩展类加载器。

AppClassLoader(应用程序类加载器):负责加载用户类路径(ClassPath)上指定的类库，如果应用程序中没有自定义自己的类加载器，则此加载器就是程序中默认的类加载器。

双亲委派模型
我们的应用程序都是由这三种加载器互相配合进行加载的，如果有必要，还可以加入自定义的类加载器。这些类加载器的关系一般如下图所示:

上图展示的类加载器之间的这种层次关系，就称为类加载器的双亲委派模型。双亲委派模型要求除了顶层的父类加载器外，其余的类加载器都应有自己的父类加载器。

双亲委派模型的工作流程是：如果一个类加载器收到了类加载请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委托给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此。因此，所有的加载请求都应当传送到顶层的BootStrap加载器中，只有当父加载器反馈无法完成这个加载请求时(在自己搜索范围中没有找到此类)，子加载器才会尝试自己去加载。

类加载器的双亲委派模型从JDK1.2引入后被广泛应用于之后几乎所有的Java程序中，但它并不是强制性约束，甚至可以破坏双亲委派模型来进行类加载，最典型的就是OSGI技术。

例：观察CLassLoader.loadClass()方法

// First, check if the class has already been loaded
    Class<?> c = findLoadedClass(name);
    if (c == null) {
        long t0 = System.nanoTime();
        try {
            if (parent != null) {
                c = parent.loadClass(name, false);
            } else {
                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.
            long t1 = System.nanoTime();
            c = findClass(name);
        }
    }
    if (resolve) {
        resolveClass(c);
    }

* 自定义类加载器*
自定义类加载器：用户决定类从哪里加载。
ClassLoader类中提供有如下方法（进行类的加载）:

ClassLoader类中提供有如下方法（进行类的加载）:
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException

例：观察默认类加载器

// 自定义类，这个类一定在CLASSPATH中
class Member{
    @Override
    public String toString() {
        return "Member";
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        System.out.println(Class.forName("Member").getClassLoader().loadClass("Member").newInstance());
    }
}

例：在Desktop上建立Member.java文件

// 自定义类，这个类一定在CLASSPATH中
class Member{
    @Override
    public String toString() {
        return "Member";
    }
}

随后将此文件用javac编译后生成class文件。现在希望通过自定义的类加载器实现/Desktop/Member.class文件的加载。

ClassLoader提供的类加载:
protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len) throws ClassFormatError

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
// 自定义类加载器
class MyClassLoader extends ClassLoader {
    /**
    * 实现一个自定义的类加载器，传入类名称，通过指定路径加载
    * @param className 类名称
    * @return 返回的Class对象
    * @throws Exception
    */
    public Class<?> loadData(String className) throws Exception {
        // 加载类文件的信息
        byte[] classData = this.loadClassData() ;
        return super.defineClass(className,classData,0,classData.length) ;
    }
    /**
    * 通过指定的文件路径进行类的文件加载，实际上就是进行二进制文件读取
    * @return 类文件数据
    * @throws Exception
    */
    private byte[] loadClassData() throws Exception {
        InputStream input = new FileInputStream("/Users/yuisama/Desktop/Member.class") ;
        // 取得所有字节内容，放到内存中
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream() ;
        // 读取缓冲区
        byte[] data = new byte[20] ;
        int temp = 0 ;
        while ((temp = input.read(data))!=-1){
            bos.write(data,0,temp) ;
        }
        byte[] result = bos.toByteArray() ;
        input.close() ;
        bos.close() ;
        return result ;
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Class<?> cls = new MyClassLoader().loadData("Member") ;
        System.out.println(cls.getClassLoader()) ;
        System.out.println(cls.getClassLoader().getParent()) ;
        System.out.println(cls.getClassLoader().getParent().getParent()) ;
        System.out.println(cls.newInstance());
    }
}

类加载器给用户提供最大的帮助为：可以通过动态的路径进行类的加载操作

比较两个类相等的前提：必须是由同一个类加载器加载的前提下才有意义。否则，即使两个类来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载他们的类加载器不同，那么这两个类注定不想等。