虚拟机类加载器

类加载阶段中，“通过一个类的全限定名来获取描述该类的二进制字节流”这个动作放到Java虚拟机外部实现，以便让应用程序决定如何去获取所需的类，这提供了极大的灵活性。实现这个动作的代码被称为“类加载器”（ClassLoader）。

类与类加载器

对于任意一个类，必须由加载它的类加载器和这个类本身一起共同确立其在Java虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都有一个独立的类名称空间。这句话通俗地说就是：
比较两个类是否相等，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，即使这两个类来源于同一个Class文件，被同一个Java虚拟机加载，只要加载它们的类加载器不同，这两个类就必定不相等。
这里所指的相等，包括代表类的Class对象的equals()方法，isAssignableFrom()方法，isInstance()、instanceof关键字的返回结果等。

各种类加载器

从Java虚拟机的角度看，只存在两种不同的类加载器：

  • 启动类加载器(BootStrap ClassLoader)，C++语言实现，是虚拟机自身的一部分。
  • 其他类加载器，由Java语言实现，独立于虚拟机，继承自Java.lang.ClassLoader。

从Java开发人员的角度看，有三种类加载器：

  • 启动类加载器(BootStrap ClassLoader)：这个类加载器负责加载存放在<JAVA_HOME>\lib目录，或者被-Xbootsclasspath参数所指定的路径中存放的，而且是Java虚拟机能够识别的（按照文件名，如rt.jar，tools.jar）类库加载到虚拟机内存中。
    启动类加载器无法被Java程序直接引用，用户在编写自定义类加载器时，如果需要把加载请求委派给引导类加载器处理，那直接使用null代替即可。
    JDK1.8下，使用sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs()获取到所有的加载路径如下：
    BootStrapClassLoaderPath.png
    启动类加载器加载Java程序的核心基础类库，保证Java程序的正常运行。
  • 扩展类加载器(Extension Class Loader)：Java代码编写，负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext目录中，或者被java.ext.dirs系统变量所指定路径中所有的类库。
    使用System.getProperty("java.ext.dirs")可获取扩展类加载路径。
    extClassLoader.png
    扩展类加载器是Java系统类库的一种扩展机制
  • 应用程序类加载器(Application ClassLoader)，也叫系统类加载器，使用ClassLoader.getSystemClassLoader()可以获取到这个类加载器。
    负责加载用户类路径(ClassPath)上所有的类库，应用程序中默认使用的类加载器。

双亲委派模型

双亲委托机制是指多个类加载器之间存在父子关系的时候，某个class类具体由哪个加载器进行加载的问题。
双亲委派模型
其具体的过程表现为：当一个类加载的过程中，它首先不会去加载，而是委托给自己的父类去加载，父类又委托给自己的父类。因此所有的类加载都会委托给顶层的父类，即Bootstrap Classloader进行加载，然后父类自己无法完成这个加载请求，子加载器才会尝试自己去加载。使用双亲委派模型，Java类随着它的加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系，通过这种层次模型，可以避免类的重复加载，也可以避免核心类被不同的类加载器加载到内存中造成冲突和混乱，从而保证了Java核心库的安全。

Launcher是JRE中用于启动程序入口main()的类，让我们看下Launcher的代码

public Launcher() {
	// Create the extension class loader
	ClassLoader extcl;
	try {
		extcl = ExtClassLoader.getExtClassLoader();
	} catch (IOException e) {
		throw new InternalError(
			"Could not create extension class loader", e);
	}

	// 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", e);
	}

	// Also set the context class loader for the primordial thread.
	Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader);
	...

为什么需要自定义类加载器？

通过灵活定义classloader的加载机制，我们可以完成很多事情，例如解决类冲突问题，实现热加载以及热部署，甚至可以实现jar包的加密保护。

更多内容可以查看

以上参考《深入理解Java虚拟机第三版》
Oracle官方Java虚拟机规范

Q.E.D.

一切很好，不缺烦恼。