java classLoader体系结构使用详解

喜欢ヅ旅行 2022-07-26 00:02 203阅读 0赞

原文：[java classLoader体系结构使用详解][java classLoader]

源代码下载地址：[http://www.zuidaima.com/share/1774052029516800.htm][java classLoader]

**jvm classLoader architecture：**

1.  Bootstrap ClassLoader/启动类加载器   
    主要负责jdk\_home/lib目录下的核心 api 或 -Xbootclasspath 选项指定的jar包装入工作。
2.  Extension ClassLoader/扩展类加载器   
    主要负责jdk\_home/lib/ext目录下的jar包或 -Djava.ext.dirs 指定目录下的jar包装入工作。
3.  System ClassLoader/系统类加载器   
    主要负责java -classpath/-Djava.class.path所指的目录下的类与jar包装入工作。
4.  User Custom ClassLoader/用户自定义类加载器(java.lang.ClassLoader的子类)   
    在程序运行期间, 通过java.lang.ClassLoader的子类动态加载class文件, 体现java动态实时类装入特性。

**类加载器的特性：**

1.  每个ClassLoader都维护了一份自己的名称空间， 同一个名称空间里不能出现两个同名的类。
2.  为了实现java安全沙箱模型顶层的类加载器安全机制, java默认采用了 " 双亲委派的加载链 " 结构。

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类图中， BootstrapClassLoader是一个单独的java类， 其实在这里， 不应该叫他是一个java类。因为，它已经完全不用java实现了。它是在jvm启动时， 就被构造起来的， 负责java平台核心库。

**自定义类加载器加载一个类的步骤**

classloader-load-class

**ClassLoader 类加载逻辑分析， 以下逻辑是除 BootstrapClassLoader 外的类加载器加载流程：**

// 检查类是否已被装载过  
    Class c = findLoadedClass(name);  
    if (c == null ) {  
         // 指定类未被装载过  
         try {  
             if (parent != null ) {  
                 // 如果父类加载器不为空， 则委派给父类加载  
                 c = parent.loadClass(name, false );  
             } else {  
                 // 如果父类加载器为空， 则委派给启动类加载加载  
                 c = findBootstrapClass0(name);  
             }  
         } catch (ClassNotFoundException e) {  
             // 启动类加载器或父类加载器抛出异常后， 当前类加载器将其  
             // 捕获， 并通过findClass方法， 由自身加载  
             c = findClass(name);  
         }  
    }

**线程上下文类加载器**  
java默认的线程上下文类加载器是 系统类加载器(AppClassLoader)。

// Now create the class loader to use to launch the application  
    try {  
        loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);  
    } catch (IOException e) {  
        throw new InternalError(  
    "Could not create application class loader" );  
    }   
      
    // Also set the context class loader for the primordial thread.  
    Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader);

以上代码摘自sun.misc.Launch的无参构造函数Launch()。

使用线程上下文类加载器, 可以在执行线程中, 抛弃双亲委派加载链模式, 使用线程上下文里的类加载器加载类.  
典型的例子有, 通过线程上下文来加载第三方库jndi实现, 而不依赖于双亲委派.  
大部分java app服务器(jboss, tomcat..)也是采用contextClassLoader来处理web服务。  
还有一些采用 hotswap 特性的框架, 也使用了线程上下文类加载器, 比如 seasar (full stack framework in japenese).

线程上下文从根本解决了一般应用不能违背双亲委派模式的问题.  
使java类加载体系显得更灵活.

随着多核时代的来临, 相信多线程开发将会越来越多地进入程序员的实际编码过程中. 因此,  
在编写基础设施时， 通过使用线程上下文来加载类, 应该是一个很好的选择。

当然, 好东西都有利弊. 使用线程上下文加载类, 也要注意, 保证多根需要通信的线程间的类加载器应该是同一个,  
防止因为不同的类加载器, 导致类型转换异常(ClassCastException)。

**为什么要使用这种双亲委托模式呢？**

1.  因为这样可以避免重复加载，当父亲已经加载了该类的时候，就没有必要子ClassLoader再加载一次。
2.  考虑到安全因素，我们试想一下，如果不使用这种委托模式，那我们就可以随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义类型，这样会存在非常大的安全隐患，而双亲委托的方式，就可以避免这种情况，因为String已经在启动时被加载，所以用户自定义类是无法加载一个自定义的ClassLoader。

**java动态载入class的两种方式：**

1.  implicit隐式,即利用实例化才载入的特性来动态载入class
2.  explicit显式方式,又分两种方式:
    
    1.  java.lang.Class的forName()方法
    2.  java.lang.ClassLoader的loadClass()方法

**用Class.forName加载类**

Class.forName使用的是被调用者的类加载器来加载类的。  
这种特性, 证明了java类加载器中的名称空间是唯一的, 不会相互干扰。  
即在一般情况下, 保证同一个类中所关联的其他类都是由当前类的类加载器所加载的。

public static Class forName(String className)  
         throws ClassNotFoundException {  
         return forName0(className, true , ClassLoader.getCallerClassLoader());  
    }   
      
    /** Called after security checks have been made. */  
    private static native Class forName0(String name, boolean initialize,  
    ClassLoader loader)  
         throws ClassNotFoundException;

上面中 ClassLoader.getCallerClassLoader 就是得到调用当前forName方法的类的类加载器

**static块在什么时候执行?**

*  当调用forName(String)载入class时执行,如果调用ClassLoader.loadClass并不会执行.forName(String,false,ClassLoader)时也不会执行.
 *  如果载入Class时没有执行static块则在第一次实例化时执行.比如new ,Class.newInstance()操作
 *  static块仅执行一次

**各个java类由哪些classLoader加载?**

*  java类可以通过实例.getClass.getClassLoader()得知
 *  接口由AppClassLoader(System ClassLoader,可以由ClassLoader.getSystemClassLoader()获得实例)载入
 *  ClassLoader类由bootstrap loader载入

**NoClassDefFoundError和ClassNotFoundException**

*  NoClassDefFoundError:当java源文件已编译成.class文件,但是ClassLoader在运行期间在其搜寻路径load某个类时,没有找到.class文件则报这个错
 *  ClassNotFoundException:试图通过一个String变量来创建一个Class类时不成功则抛出这个异常

[java classLoader]: http://www.zuidaima.com/share/1774052029516800.htm
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