一、类加载器
类加载器是一个负责加载类的对象，用于实现类加载过程中的加载这一步。
主要作用就是加载 Java 类的字节码（ .class 文件）到 JVM 中（在内存中生成一个代表该类的 Class 对象）。
加载过程可以看 JVM系列（5）——类加载过程。
类加载器有四种：
1、BootstrapClassLoader(启动类加载器)： 最顶层的加载类，由 C++实现，主要用来加载 JDK 内部的核心类库（ jre/lib/rt.jar）以及被 -Xbootclasspath参数指定的路径下的所有类。
2、ExtensionClassLoader(扩展类加载器)： 平台类加载器，负责加载扩展jar包，比如XMl, 加密，压缩相关的功能类，主要位于jre/lib/ext/.jar。
3、AppClassLoader(应用程序类加载器)：面向我们用户的加载器，负责加载当前应用 classpath 下的所有 jar 包和类。
4、自定义加载器： 用户可自定义加载器，模板方法模式，后面细讲。
二、双亲委派模型
直接上图：
注意的是，虽然上层的叫父加载器，但不是父子继承关系，是组合关系。
类加载的过程如图所示：
我们用代码演示一下加载器：
public static void main(String[] args) {
System.out.println(String.class.getClassLoader());
System.out.println(com.sun.java.accessibility.AccessBridge.class.getClassLoader());
System.out.println(com.alibaba.fastjson.asm.ByteVector.class.getClassLoader());
System.out.println(ClassLoaderTest.class.getClassLoader());
}
三、Classloader源码解析
sun.misc.Launcher类是java 虚拟机的入口，在启动 java应用 的时候会首先创建Launcher。在初始化Launcher对象的时候会创建一个ExtClassLoader拓展程序加载器 和 AppClassLoader应用程序类加载器，然后由这俩类加载器去加载应用程序中需要的各种类。
构造方法如下：
public Launcher() {
Launcher.ExtClassLoader var1;
try {
//创建一个ExtClassLoader
var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
} catch (IOException var10) {
throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
}
try {
//创建一个AppClassLoader
this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
} catch (IOException var9) {
throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
}
...
AppClassloader源码如下：
static class AppClassLoader extends URLClassLoader {
public Class<?> loadClass(String var1, boolean var2) throws ClassNotFoundException {
// ...
//读取路径为"java.class.path"
final String var1 = System.getProperty("java.class.path");
//...
// 调用了一个 native 本地方法 knownToNotExist()，去查找该类的加载记录
if (this.ucp.knownToNotExist(var1)) {
// 如果有该类加载记录
Class var5 = this.findLoadedClass(var1); // 直接去已经加载的类中找
if (var5 != null) {
if (var2) {
this.resolveClass(var5);
}
return var5;
} else {
// 如果没找到报异常
throw new ClassNotFoundException(var1);
}
} else {
// 如果没有该类的加载记录
return super.loadClass(var1, var2); // 调用父类 ClassLoader 的 loadClass()
}
}
}
ExtClassLoader源码其中一段如下：
//读取路径为"java.ext.dirs"
String var0 = System.getProperty("java.ext.dirs");
ExtClassLoader 并没有对 loadClass() 方法进行重写，也就是说它直接调用其父类 ClassLoader 的 loadClass() 方法。
AppClassLoader 和ExtClassLoader 都继承了URLClassLoader 继承 SecureClassLoader 继承 ClassLoader。
ClassLoader源码如下：
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
加载一个类的时候，锁住对应的类加载器对象
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
Class<?> c = findLoadedClass(name);//查询已加载的类中是否有该类存在
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {
//非顶层类加载器,调用父加载器
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);//否则调用启动类加载器加载
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
if (c == null) {
//如果在 父类加载器 或 启动类加载器 没有找到需要加载的类
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
c = findClass(name);//再由当前加载器加载
// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);//对类进行解析
}
return c;
}
}
由上面代码可以看出，双亲委派模型主要是由loadClass这个方法决定的。
而不管是App还是Exe加载器，都继承了ClassLoader类，应用了其中的loadClass这个方法，这个模式是什么呢？
没错，就是模板方法模式，也因此，我们可以很简单的自定义类加载器。
四、自定义类加载器
要自定义自己的类加载器，很明显需要继承 ClassLoader抽象类。而jvm官方的API 文档中写到：
建议 ClassLoader的子类重写 findClass(String name)方法而不是loadClass(String name, boolean resolve) 方法。
如果我们不想打破双亲委派模型，就重写 ClassLoader 类中的 findClass() 方法即可，无法被父类加载器加载的类最终会通过这个方法被加载。但是，如果想打破双亲委派模型则需要重写 loadClass() 方法。
findclass（）源码如下：
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
throw new ClassNotFoundException(name);
}
可以看出，留着就是给我们重写的。哈哈哈哈哈哈哈哈
自定义类加载器代码如下，主要是将class文件转成二进制流，并且返回一个Class对象：
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
// IO流读取字节码文件为二进制流
try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream((new FileInputStream("home/app/" + ".class")));
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream()) {
int len;
byte[] bytes = new byte[1024];
while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
bos.write(bytes, 0, len);
}
bos.flush();
bytes = bos.toByteArray();
return defineClass(null,bytes,0,bytes.length);
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
defineClass方法也是ClassLoader的方法，源码如下：
@Deprecated
protected final Class<?> defineClass(byte[] b, int off, int len)
throws ClassFormatError
{
return defineClass(null, b, off, len, null);
}
...
protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len,
ProtectionDomain protectionDomain)
throws ClassFormatError
{
protectionDomain = preDefineClass(name, protectionDomain);
String source = defineClassSourceLocation(protectionDomain);
Class<?> c = defineClass1(name, b, off, len, protectionDomain, source);
postDefineClass(c, protectionDomain);
return c;
}
话锋一转，打破双亲委派模型，在哪里用到了呢？
Tomcat 服务器为了能够优先加载 Web 应用目录下的类，然后再加载其他目录下的类，就自定义了类加载器WebAppClassLoader 来打破双亲委托机制。这也是 Tomcat 下 Web 应用之间的类实现隔离的具体原理。
五、双亲委派模型好处
为什么要用双亲委派模型呢？
1、安全；
举个例子：你自定义了一个String类，在这个String类里做一下泄露用户信息的操作，用户在使用你的程序时，只要用到了String类，必然会触发泄露信息，造成极大的信息安全。
2、避免资源浪费。
这个简单，类不要重复加载了，省资源。
六、总结
1、双亲委派模型：自下而上寻找，自上而下派任务去解析。
2、类加载器是模板方法模式，重写indClass() 方法自定义类加载器，重写loadClass() 打破双亲委派模型。
3、双亲委派模型安全、节省资源。