JVM 学习三：类加载器

类加载器

1 类加载器的分类

JVM 支持两种类型的类加载器：引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）和自定义类加载器（User-Defined ClassLoader）

从概念上来讲，自定义类加载器一般指的是程序中由开发人员自定义的一类加载器，但是 Java 虚拟机规范却没有这么定义，而是将所有派生于抽象类 ClassLoader 的类加载器都划分为自定义类加载器

无论类加载器的类型如何划分，在程序中我们最常见的类加载器始终只有 3 个，如下所示：
常见的3个类加载器
关于 ClassLoader:

测试代码：ClassLoaderTest.java

public class ClassLoaderTest {public static void main(String[] args) {// 获取系统（应用）类加载器ClassLoader systemLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();System.out.println(systemLoader); // sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2// 获取 systemLoader 的上层：扩展类加载器ClassLoader extClassLoader = systemLoader.getParent();System.out.println(extClassLoader); // sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@4554617c// 试图获取 extClassLoader 的上层 Bootstrap ClassLoder：获取不到引导类加载器ClassLoader bootstrapLoader = extClassLoader.getParent();System.out.println(bootstrapLoader); // null// 用户自定义类的类加载器：默认使用系统类加载器进行加载ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();System.out.println(classLoader); // sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2// String 的类加载器也是引导类加载器 --> Java 的核心类库都是使用引导类加载器进行加载的ClassLoader classLoader2 = String.class.getClassLoader();System.out.println(classLoader2); // null}
}

2 虚拟机自带的加载器

2.1 启动类加载器（引导类加载器，Bootstrap ClassLoader）

这个类加载器使用 C/C++ 语言实现的，嵌套在 JVM 内部
它用来加载 Java 的核心库（JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、resources.jar 或 sun.boot.class.path 路径下的内容），用于提供 JVM 自身需要的类
并不继承自 java.lang.ClassLoader，没有父加载器
加载扩展类和应用程序类加载器，并指定为它们的父类加载器
出于安全考虑，Bootstrap ClassLoader 启动类加载器只加载包名为 java、javax、sun 开头的类

测试类 ClassLoaderTest2.java

public class ClassLoaderTest2 {public static void main(String[] args) {System.out.println("======== 启动类加载器 ========");// 获取 BootstrapClassLoader 能够加载的 API 路径URL[] urLs = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();for (URL urL : urLs) {System.out.println(urL.toExternalForm());}// 验证 jsse.jar 包下 Provider 类的类加载器为 Bootstrap ClassLoaderSystem.out.println(Provider.class.getClassLoader()); // null}
}

Provider 类由引导类加载器加载：
Provider.class 由引导类加载器加载
输出结果：
启动类加载器测试代码输出结果

2.2 扩展类加载器（Extension ClassLoader）

Java 语言编写的，由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 实现
派生于 ClassLoader 类
父类加载器为启动类加载器
从 java.ext.dirs 系统属性所指定的目录中加载类库，或从 JDK 的安装目录的 jre/lib/ext 子目录（扩展目录）下加载类库。如果用户创建的 JAR 放在此目录下，也会自动由扩展类加载器加载

测试类 ClassLoaderTest3.class

public class ClassLoaderTest3 {public static void main(String[] args) {System.out.println("======= 扩展类加载器 =======");String extDirs = System.getProperty("java.ext.dirs");for (String path : extDirs.split(";")) {System.out.println(path);}// 验证 CurveDB 是由 ExtClassLoader 加载器所加载的System.out.println(CurveDB.class.getClassLoader()); // sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@7ea987ac}
}

CurveDB 类是由 ExtClassLoader 加载器所加载的
ExtClassLoader 加载器所加载的类
输出结果：
扩展类加载器测试输出结果

2.3 应用程序类加载器（系统类加载器，AppClassLoader）

Java 语言编写，由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 实现
派生于 ClassLoader 类
父类加载器为扩展类加载器
它负责加载环境变量 classpath 或系统属性 java.class.path 指定路径下的类库
应用程序类加载器程序中默认的类加载器，一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载
通过 ClassLoader#getSystemClassLoader() 方法可以获取到该类加载器

测试类 ClassLoaderTest.java

public class ClassLoaderTest4 {public static void main(String[] args) {// 获取用户自定义类的类加载器System.out.println(ClassLoaderTest4.class.getClassLoader());/*** 输出结果为：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2*/}
}

3 用户自定义类加载器

在 Java 的日常应用程序开发中，类的加载几乎都是同上述 3 种类加载器相互配合完成的，但是在必要的时候，我们也可以自定义类加载器，来定制类的加载方式。

3.1 为什么要自定义类加载器

隔离加载类
修改类加载的方式
扩展加载源
防止源码泄漏

3.2 自定义类加载器实现步骤

开发人员可以通过继承抽象类 java.lang.ClassLoader 类的方式，实现自己的类加载器，以满足一些特殊的需求
在 JDK 1.2 之前，自定义类加载器时，总会去继承 ClassLoader 类并重写 loadClass() 方法，从而实现自定义的加载器类，但是在 JDK 1.2 之后已不再建议用户覆盖 loadClass() 方法，而是建议把自定义类加载的逻辑写在 findClass() 方法中
在编写自定义类加载器时，如果没有太过于复杂的需求，可以直接继承 URLClassLoader类，这样就可以避免自己去编写 findClass() 方法及其获取字节码流的方式，使自定义类加载器编写更加简洁

简单的类加载器实现 CustomClassLoader.java

public class CustomClassLoader extends ClassLoader {@Overrideprotected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {try {byte[] result = getClassFromCustomPath(name);if (result == null) {throw new FileNotFoundException();} else {return defineClass(name, result, 0, result.length);}} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();}throw new ClassNotFoundException(name);}private byte[] getClassFromCustomPath(String name) {// 从自定义路径中加载指定类：细节略// 如果指定路径的字节码文件进行了加密，则需要在此方法中进行解密操作return null;}public static void main(String[] args) {CustomClassLoader customClassLoader = new CustomClassLoader();try {Class<?> clazz = Class.forName("One", true, customClassLoader);Object obj = clazz.newInstance();System.out.println(obj.getClass().getClassLoader());} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

4 关于 ClassLoader

ClassLoader 类是一个抽象类，其后所有的类加载器都继承自 ClassLoader （不包括启动类加载器）

4.1 方法介绍

方法名称	描述
`getParent()`	返回该类加载器的超类加载器
`loadClass(String name)`	加载名称为 name 的类，返回结果为 java.lang.Class 类的实例
`findClass(String name)`	查找名为 name 的类，返回结果为 java.lang.Class 类的实例
`findLoadedClass(String name)`	查找名为 name 的已经被加载过的类，返回结果为 java.lang.Class 的类的实例
`defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)`	把字节数组 b 中的内容转换为一个 Java 类，返回结果为 java.lang.Class 类的实例
`resolveClass(Class<?> c)`	连接指定的一个 Java 类