一、ClassLoader简介
ClassLoader负责在运行时将Java类动态加载到JVM中,而且ClassLoader是JRE的一部分。因此,由于ClassLoader的存在,JVM无需了解底层文件和文件系统即可运行Java程序。
而且,ClassLoader并不会一次把所有Java类加载到内存中,而是在应用程序需要的时候加载。这就是ClassLoader发挥作用的地方,它们负责将类加载到内存中。
二、内置的CLassLoader的类型
下面是一个简单的例子,它展示了不同的类被哪种ClassLoader加载的:
执行上面的方法,将打印:
如我们所看到的,这里有三种不同的ClassLoader:AppClassLoader、ExtClassLoader和BootstrapClassLoader。BootstrapClassLoader显示为null,这是因为BootstrapClassLoader是本机代码(由C/C++编写,本身是JRE的一部分)而不是Java代码编写的,因此不会显示为Java类。
AppClassLoader加载了上面示例方法的类(Test),AppClassLoader将我们的java类加载到类路径中。
接下来,ExtClassLoader加载了Logging类,ExtClassLoader加载作为标准核心的Java扩展类 - %JAVA_HOME%/jre/lib/ext下的类。
最后是BootstrapClassLoader加载了ArrayList类,BootstrapClassLoader是所有ClassLoader的父级。
三、BootstrapClassLoader
Java类是由java.lang.ClassLoader的实例加载的,但是AppClassLoader本身就是一个Java类。因此谁来加载AppClassLoader(java.lang.ClassLoader)?
这就是BootstrapClassLoader发挥作用的地方了。
BootstrapClassLoader负责加载JDK内部的类,rt.jar和%JAVA_HOME%/lib目录下的其他核心库,ext目录是扩展库。此外BootstrapClassLoader还是其他ClassLoader实例的爸爸。
BootstrapClassLoader是JVM的一部分,它是由本机代码(C/C++)编写,在不同的平台上会有不同的实现。
四、ExtClassLoader
ExtClassLoader是BootstrapClassLoader的子类,它负责加载标准核心的Java扩展类,它从JDK的扩展目录%JAVA_HOME%/lib/ext/目录或环境变量java.ext.dirs目录下加载对应的扩展类。
五、AppClassLoader
AppClassLoader负责将所有的应用程序级的类加载到JVM中,它加载在类环境变量CLASSPATH下的文件,而且它是ExtClassLoader的子类。
六、ClassLoader如何工作?
ClassLoader是JRE的一部分,当JVM请求一个类时,ClassLoader尝试定位该类,并使用完全限定的类名称来加载该类。
java.lang.ClassLoader.loadClass()方法时负责加载类成为运行时,它首先会尝试基于完全限定的类名称去加载类,如果没有加载到该类,它就会委派给父类ClassLoader,这个过程使用递归完成的。
最终,如果父类ClassLoader找不到该类,则子类将调用
java.net.URLClassLoader.findClass()方法在文件系统中查找该类。如果最后一个子类ClassLoader也无法加载该类,就抛出java.lang.NoClassDeFoundError或java.lang.ClassNotFoundExcrption异常。
从调用java.lang.ClassForName()开始,它首先将尝试通过父类ClassLoader加载该类,然后尝试通过
java.net.URLClassLoader.findClass()查找class本身。当让任然找不到该类是,它将抛出ClassNotFoundException异常。
ClassLoader具有三个重要的特性。
七、委托模型
ClassLoader遵循委托模型,在该模型中,根据请求查找类或者资源,ClassLoader实例会将对类或者资源的搜索委托给父级ClassLoader。
假设我们有一个应用程序类加载到JVM中的请求,AppClassLoader会将该类的加载委托给其父级ExtClassLoader,而父级ExtClassLoader又将委托给BootstrapClassLoader。
仅当BootstrapClassLoader和ExtClassLoader未能成功加载类时,AppClassLoader才会去加载类。
八、class唯一性
作为委托模型的结果,很容易确保class的唯一性,因为我们总是尝试向上委托。如果父类ClassLoader无法找到该类,则只有当前的ClassLoader实例会亲自去加载。
九、可见性
子类ClassLoader对其父类ClassLoader加载的类是可以见的。
例如,BootstrapClassLoader加载的类对ExtClassLoader加载的类具有可见性,反之亦然。
如果AppClassLoader加载了类A,ExtClassLoader加载了类B,那么就AppClassLoader加载的其他类而言,A和B都是可见的。
但是就ExtClassLoader加载其他类而言,类B是唯一可见的类。
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