一、 什么是ClassLoader?
“A class loader is an object that is responsible for loading classes”——java.lang.ClassLoader;
显而易见,classLoader就是类加载器的意思,通过它将类(从.class文件到jvm中的class)加载到jvm中;
但是classLoader也是一个Object,它是怎么加载到jvm中的呢,不是所有的java类都是通过classLoader加载的吗?
所以,肯定有一个classLoader不需要通过类加载来装入jvm;
jvm中的bootstrap classloader就是这样的一个类加载器,它是jvm实现的一部分。
二、 JVM有哪些ClassLoader?
明白了什么是classLoader,那么classLoader有哪些呢?
上面提到JVM自己实现了一个ClassLoader——BootstrapClassLoader;和JVM一样,BootstrapClassLoader是用本地代码实现的,它负责加载核心JavaClass(即所有java.*开头的类)。
另外,jvm还提供了两个类加载器,ExtensionClassLoader和SystemClassLoader;
他们都是用java编写的,都是java.lang.ClassLoader的子类,由Bootstrap ClassLoader加载后才能使用;
其中Extension ClassLoader负责加载扩展的Javaclass(例如所有javax.*开头的类和存放在JRE的ext目录下的类),System ClassLoader负责加载应用程序自身的类。
当然,开发者自己也可以实现自定义的classLoader。
总之,JVM中包含的ClassLoader有:
- Bootstrap ClassLoader,负责加载核心JavaClass(例如所有java.*开头的类)
- Extension ClassLoader,负责加载扩展的Javaclass(由变量-Djava.ext.dirs决定,默认为jdk1.6.0_32/jre/lib/ext;/usr/java/packages/lib/ext),
- System ClassLoader,负责加载应用程序自身的类。
这三个类加载器存在parent关系,但这个parent不是指的继承的关系,而是他们的实例被谁加载的关系; System ClassLoader的Parent是Extension ClassLoader,而Extension ClassLoader的Parent为Bootstrap ClassLoader。
理论总是枯燥的,还是动手实现吧,通过代码查看他们parent,如下:
public static void main(String[] args) { System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent()); System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent().getParent()); }
输出为:
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@42e816 null
ExtClassLoader的parent不是java类,所以为null。
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补充:类加载器对应的java类
bootstrap classloader -------- 对应jvm中某c++写的dll类
Extenson ClassLoader ---------对应Launcher内部类ExtClassLoader
System ClassLoader --------对应Launcher内部类AppClassLoader
User Custom ClassLoader ---对应任何自定义的URLClassLoader子类(也可以继承SecureClassLoader或者直接继承ClassLoader)
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三、 ClassLoader加载机制
classloader 加载类用的是全盘负责双亲委托机制;
全盘负责就是加载一个Class的时候,这个Class所依赖的和引用的所有 Class也由这个classloader负责载入,除非是显式的使用另外一个classloader载入;
双亲委托机制则是先让parent类加载器寻找,只有在parent找不到的情况下才在自己的类路径中去寻找;
此外类加载还采用了cache机制,如果 cache中保存了这个Class就直接返回它,如果没有才从文件中读取和转换Class,并存入cache;这就是为什么我们修改了Class但是必须重新启动JVM才能生效的原因。
四、 ClassLoader加载class的过程
知道了classLoader的加载机制,那么加载class的过程也就很容易理解了,如下:
1) 检测此Class是否载入过(即在cache中是否有此Class),如果有到8,如果没有到2
2) 如果parent classloader不存在(没有parent,那parent一定是bootstrap classloader了),到4
3) 请求parent classloader载入,如果成功到8,不成功到5
4) 请求jvm从bootstrap classloader中载入,如果成功到8
5) 寻找Class文件(从与此classloader相关的类路径中寻找)。如果找不到则到7.
6) 从文件中载入Class,到8.
7) 抛出ClassNotFoundException.
8) 返回Class.
其中5.6步我们可以通过覆盖ClassLoader的findClass方法来实现自己的载入策略。甚至覆盖loadClass方法来实现自己的载入过程。
五、自定义ClassLoader
现在已经了解了classloader的原理和加载机制,那么我们可以实现一个自定义的classLoader。
实现自定义classLoader,我觉得最根本的目的是为了使用自定义的classPath,其实有多种方式来满足这个需求,例如
- 生成URLClassLoader的时候指定自定义的classPath,可以实现运行时的动态加载;
- 通过继承URLClassLoader来实现自定义的classLoader,使用URLClassLoader的寻址逻辑,加载自定义的ClassPath;
- 通过继承ClassLoader来实现自定义的classLoader,可以实现自定义的classPath寻址和class文件的读取;
当然还有其他的方式可以实现自定义的classLoader,重要的是根据不同的需求来实现合适的ClassLoader。