類加載器簡介

Java程序被編譯器編譯之后成為字節(jié)碼文件（.class文件），當(dāng)程序需要某個類時，虛擬機(jī)便會將對應(yīng)的class文件進(jìn)行加載，創(chuàng)建出對應(yīng)的Class對象。而這個將class文件加載到虛擬機(jī)內(nèi)存的過程，便是類加載。

類加載器負(fù)責(zé)在運(yùn)行時將Java類動態(tài)加載到JVM（Java虛擬機(jī)），是JRE（Java運(yùn)行時環(huán)境）的一部分。由于類加載器的存在，JVM無需了解底層文件或文件系統(tǒng)即可運(yùn)行Java程序。并且Java類不會一次全部加載到內(nèi)存中，而是在需要時才會加載到內(nèi)存中。

類加載的過程

類的生命周期通常包括：加載、鏈接、初始化、使用和卸載。上圖中包含了類加載的三個階段：加載階段、鏈接階段和初始化階段。如果將這三個階段再拆分細(xì)化包括：加載、驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析和初始化。

這幾個階段的作用簡單概況一下：

• 加載：通過一個類的完全限定查找類字節(jié)碼文件，轉(zhuǎn)化為方法區(qū)運(yùn)行時的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建一個代表該類的Class對象。
• 驗(yàn)證：確保Class文件的字節(jié)流中包含信息符合當(dāng)前虛擬機(jī)要求，不會危害虛擬機(jī)自身安全。
• 準(zhǔn)備：為類變量(即static修飾的字段變量)分配內(nèi)存并且設(shè)置該類變量的初始值。不包含被final修飾的static變量，因?yàn)樗诰幾g時已經(jīng)分配了。
• 解析：將常量池內(nèi)的符號引用轉(zhuǎn)換為直接引用的過程，比如（main()方法)替換為指向數(shù)據(jù)所存內(nèi)存的指針或句柄等(直接引用)，這是所謂的靜態(tài)鏈接過程(類加載期間完成)，動態(tài)鏈接是在程序運(yùn)行期間完成的將符號引用替換為直接引用。如果符號引用指向一個未被加載的類，或者未被加載類的字段或方法，那么解析將觸發(fā)這個類的加載。
• 初始化：類加載最后階段，執(zhí)行靜態(tài)初始化器和靜態(tài)初始化成員變量。對類的靜態(tài)變量初始化為指定的值，執(zhí)行靜態(tài)代碼塊。

在上述類加載的過程中，虛擬機(jī)提供了三種類加載器：啟動（Bootstrap）類加載器、擴(kuò)展（Extension）類加載器、系統(tǒng)（System）類加載器（也稱應(yīng)用類加載器），此外還可以自定義類加載器。

啟動（Bootstrap）類加載器：

系統(tǒng)中最頂層、最核心的加載器，是 JVM 與生俱來的一部分，負(fù)責(zé)加載 JDK 核心類庫，奠定 Java 程序運(yùn)行的基礎(chǔ)，由 JVM 的底層代碼（C/C++，如 HotSpot 虛擬機(jī)）實(shí)現(xiàn)，無法在 Java 代碼中直接獲取其對象（調(diào)用 getClassLoader() 返回 null）。

加載范圍：加載 JDK 核心類庫

• JDK 8 及之前：加載 <JAVA_HOME>/jre/lib 目錄下的核心 JAR 包（如 rt.jar、charsets.jar、sunrsasign.jar 等），這些 JAR 是 JVM 識別的「核心類庫」（非該目錄下的任意 JAR 不會被加載）；
• JDK 9+（模塊化）：移除了 rt.jar 等打包方式，核心類以「模塊」形式存儲在 <JAVA_HOME>/lib/modules（模塊化鏡像文件），啟動類加載器負(fù)責(zé)加載 java.base 等核心模塊（如 java.lang、java.io 所屬的模塊）。

擴(kuò)展（Extension）類加載器：

擴(kuò)展類加載器是啟動類加載器的子類，Java語言編寫，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader實(shí)現(xiàn)，父類加載器為啟動類加載器，負(fù)責(zé)加載標(biāo)準(zhǔn)核心Java類的擴(kuò)展。

擴(kuò)展類加載器從JDK擴(kuò)展目錄（通常是$JAVA_HOME/lib/ext目錄）或java.ext.dirs系統(tǒng)屬性中指定的任何其他目錄進(jìn)行自動加載。

系統(tǒng)/應(yīng)用（System）類加載器：

系統(tǒng)類加載器負(fù)責(zé)將所有應(yīng)用程序級類加載到JVM中。它加載在類路徑環(huán)境變量，-classpath或-cp命令行選項(xiàng)中找到的文件。它是擴(kuò)展類加載器的子類。

自定義類加載器：

在大多數(shù)情況下，內(nèi)置的三種類加載器就足夠了。但是，在需要從本地硬盤驅(qū)動器或網(wǎng)絡(luò)中加載類的情況下，需要打破雙親委派機(jī)制，則可能需要使用自定義類加載器。

下面介紹類加載器的加載機(jī)制--雙親委派機(jī)制。

雙親委派機(jī)制：

從圖中可以清晰的看到雙親委派機(jī)制的具體過程：加載某個類時會先層層委托給父加載器尋找目標(biāo)類加載，如果父加載器在自己的加載類路徑下都找不到目標(biāo)類，嘗試向下加載。比如我們自己隨便寫的User類，最先會找應(yīng)用程序類加載器加載，應(yīng)用程序類加載器會先委托擴(kuò)展類加載器加載，擴(kuò)展類加載器再委托啟動類加載器，頂層啟動類加載器在自己的類加載路徑里找了半天沒找到User類，則向下退回加載User類的請求，擴(kuò)展類加載器收到回復(fù)就自己加載，在自己的類加載路徑里找了半天也沒找到User類，又向下退回User類的加載請求給應(yīng)用程序類加載器，應(yīng)用程序類加載器于是在自己的類加載路徑里找User類，結(jié)果找到了就自己加載了。雙親委派機(jī)制說簡單點(diǎn)就是，先找父親加載，不行再由兒子自己加載。

我們來看一下loadclass的源碼：

    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // 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);

                    // this is the defining class loader; record the stats
                    PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                    PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    PerfCounter.getFindClasses().increment();
                }
            }
            if (resolve) {
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }

此方法負(fù)責(zé)加載給定名稱參數(shù)的類。name參數(shù)為類的全限定名。先查找是否已加載該類，若無，則判斷有無父類加載器parent，嘗試給父類加載器去loadclass，其實(shí)就是一個遞歸的順序。

為什么要雙親委派機(jī)制：

沙箱安全機(jī)制：自己寫的java.lang.String.class類不會被加載，這樣便可以防止
核心API庫被隨意篡改（ 可以自己寫一個String 類 會發(fā)現(xiàn)報錯 ）

避免類的重復(fù)加載：當(dāng)父親已經(jīng)加載了該類時，就沒有必要子ClassLoader再加
載一次，保證被加載類的唯一性

打破雙親委派機(jī)制示例：

1、tomcat：tomcat就是屬于一個web 程序，可能部署倆個應(yīng)用程序，不同的應(yīng)用程序可能會依賴一個第三方類庫的不同版本，不能要求同一個類庫在同一個服務(wù)器只有一份，因此要保證每個應(yīng)用程序的類庫都是獨(dú)立的，保證相互隔離，就需要打破雙親委派機(jī)制。

2、熱部署：熱部署要求 “修改類 / JSP 后，無需重啟應(yīng)用即可生效”，而雙親委派下，類加載器加載類后，該類會被 JVM 緩存，類加載器不銷毀，類就無法重新加載。因此需要自定義類加載器 + 銷毀重建。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于Java中類加載器的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java類加載器內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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