Java基礎之ClassLoader詳解

目錄

一、ClassLoader簡(jiǎn)介

ClassLoader負責在運行時(shí)將Java類(lèi)動(dòng)態(tài)加載到JVM中，而且ClassLoader是JRE的一部分。因此，由于ClassLoader的存在，JVM無(wú)需了解底層文件和文件系統即可運行Java程序。

而且，ClassLoader并不會(huì )一次把所有Java類(lèi)加載到內存中，而是在應用程序需要的時(shí)候加載。這就是ClassLoader發(fā)揮作用的地方，它們負責將類(lèi)加載到內存中。

二、內置的CLassLoader的類(lèi)型

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，它展示了不同的類(lèi)被哪種ClassLoader加載的：

 執行上面的方法，將打?。?/p>

如我們所看到的，這里有三種不同的ClassLoader：AppClassLoader、ExtClassLoader和BootstrapClassLoader。BootstrapClassLoader顯示為null，這是因為BootstrapClassLoader是本機代碼（由C/C++編寫(xiě)，本身是JRE的一部分）而不是Java代碼編寫(xiě)的，因此不會(huì )顯示為Java類(lèi)。

AppClassLoader加載了上面示例方法的類(lèi)（Test），AppClassLoader將我們的java類(lèi)加載到類(lèi)路徑中。

接下來(lái)，ExtClassLoader加載了Logging類(lèi)，ExtClassLoader加載作為標準核心的Java擴展類(lèi) - %JAVA_HOME%/jre/lib/ext下的類(lèi)。

最后是BootstrapClassLoader加載了ArrayList類(lèi)，BootstrapClassLoader是所有ClassLoader的父級。

三、BootstrapClassLoader

Java類(lèi)是由java.lang.ClassLoader的實(shí)例加載的，但是AppClassLoader本身就是一個(gè)Java類(lèi)。因此誰(shuí)來(lái)加載AppClassLoader（java.lang.ClassLoader）？

這就是BootstrapClassLoader發(fā)揮作用的地方了。

BootstrapClassLoader負責加載JDK內部的類(lèi)，rt.jar和%JAVA_HOME%/lib目錄下的其他核心庫，ext目錄是擴展庫。此外BootstrapClassLoader還是其他ClassLoader實(shí)例的爸爸。

BootstrapClassLoader是JVM的一部分，它是由本機代碼（C/C++）編寫(xiě)，在不同的平臺上會(huì )有不同的實(shí)現。

四、ExtClassLoader

ExtClassLoader是BootstrapClassLoader的子類(lèi)，它負責加載標準核心的Java擴展類(lèi)，它從JDK的擴展目錄%JAVA_HOME%/lib/ext/目錄或環(huán)境變量java.ext.dirs目錄下加載對應的擴展類(lèi)。

五、AppClassLoader

AppClassLoader負責將所有的應用程序級的類(lèi)加載到JVM中，它加載在類(lèi)環(huán)境變量CLASSPATH下的文件，而且它是ExtClassLoader的子類(lèi)。

六、ClassLoader如何工作？

ClassLoader是JRE的一部分，當JVM請求一個(gè)類(lèi)時(shí)，ClassLoader嘗試定位該類(lèi)，并使用完全限定的類(lèi)名稱(chēng)來(lái)加載該類(lèi)。

java.lang.ClassLoader.loadClass()方法時(shí)負責加載類(lèi)成為運行時(shí)，它首先會(huì )嘗試基于完全限定的類(lèi)名稱(chēng)去加載類(lèi)，如果沒(méi)有加載到該類(lèi)，它就會(huì )委派給父類(lèi)ClassLoader，這個(gè)過(guò)程使用遞歸完成的。

最終，如果父類(lèi)ClassLoader找不到該類(lèi)，則子類(lèi)將調用
java.net.URLClassLoader.findClass()方法在文件系統中查找該類(lèi)。如果最后一個(gè)子類(lèi)ClassLoader也無(wú)法加載該類(lèi)，就拋出java.lang.NoClassDeFoundError或java.lang.ClassNotFoundExcrption異常。

從調用java.lang.ClassForName()開(kāi)始，它首先將嘗試通過(guò)父類(lèi)ClassLoader加載該類(lèi)，然后嘗試通過(guò)
java.net.URLClassLoader.findClass()查找class本身。當讓任然找不到該類(lèi)是，它將拋出ClassNotFoundException異常。

ClassLoader具有三個(gè)重要的特性。

七、委托模型

ClassLoader遵循委托模型，在該模型中，根據請求查找類(lèi)或者資源，ClassLoader實(shí)例會(huì )將對類(lèi)或者資源的搜索委托給父級ClassLoader。

假設我們有一個(gè)應用程序類(lèi)加載到JVM中的請求，AppClassLoader會(huì )將該類(lèi)的加載委托給其父級ExtClassLoader，而父級ExtClassLoader又將委托給BootstrapClassLoader。

僅當BootstrapClassLoader和ExtClassLoader未能成功加載類(lèi)時(shí)，AppClassLoader才會(huì )去加載類(lèi)。

八、class唯一性

作為委托模型的結果，很容易確保class的唯一性，因為我們總是嘗試向上委托。如果父類(lèi)ClassLoader無(wú)法找到該類(lèi)，則只有當前的ClassLoader實(shí)例會(huì )親自去加載。

九、可見(jiàn)性

子類(lèi)ClassLoader對其父類(lèi)ClassLoader加載的類(lèi)是可以見(jiàn)的。

例如，BootstrapClassLoader加載的類(lèi)對ExtClassLoader加載的類(lèi)具有可見(jiàn)性，反之亦然。

如果AppClassLoader加載了類(lèi)A，ExtClassLoader加載了類(lèi)B，那么就AppClassLoader加載的其他類(lèi)而言，A和B都是可見(jiàn)的。

但是就ExtClassLoader加載其他類(lèi)而言，類(lèi)B是唯一可見(jiàn)的類(lèi)。

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