JVM系列（6）——类加载器详解双亲委派-编程知识

一、类加载器

类加载器是一个负责加载类的对象，用于实现类加载过程中的加载这一步。
主要作用就是加载 Java 类的字节码（ .class 文件）到 JVM 中（在内存中生成一个代表该类的 Class 对象）。
加载过程可以看 JVM系列（5）——类加载过程。
类加载器有四种：
1、BootstrapClassLoader(启动类加载器)： 最顶层的加载类，由 C++实现，主要用来加载 JDK 内部的核心类库（ jre/lib/rt.jar）以及被 -Xbootclasspath参数指定的路径下的所有类。
2、ExtensionClassLoader(扩展类加载器)： 平台类加载器，负责加载扩展jar包，比如XMl, 加密，压缩相关的功能类，主要位于jre/lib/ext/.jar。
3、AppClassLoader(应用程序类加载器)：面向我们用户的加载器，负责加载当前应用 classpath 下的所有 jar 包和类。
4、自定义加载器： 用户可自定义加载器，模板方法模式，后面细讲。

二、双亲委派模型

直接上图：
在这里插入图片描述
注意的是，虽然上层的叫父加载器，但不是父子继承关系，是组合关系。
类加载的过程如图所示：

我们用代码演示一下加载器：

  public static void main(String[] args) {System.out.println(String.class.getClassLoader());System.out.println(com.sun.java.accessibility.AccessBridge.class.getClassLoader());System.out.println(com.alibaba.fastjson.asm.ByteVector.class.getClassLoader());System.out.println(ClassLoaderTest.class.getClassLoader());}

在这里插入图片描述

三、Classloader源码解析

sun.misc.Launcher类是java 虚拟机的入口，在启动 java应用的时候会首先创建Launcher。在初始化Launcher对象的时候会创建一个ExtClassLoader拓展程序加载器和 AppClassLoader应用程序类加载器，然后由这俩类加载器去加载应用程序中需要的各种类。
构造方法如下：

public Launcher() {Launcher.ExtClassLoader var1;try {//创建一个ExtClassLoadervar1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();} catch (IOException var10) {throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);}try {//创建一个AppClassLoaderthis.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);} catch (IOException var9) {throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);}...

AppClassloader源码如下：

 static class AppClassLoader extends URLClassLoader { public Class<?> loadClass(String var1, boolean var2) throws ClassNotFoundException {// ...//读取路径为"java.class.path"final String var1 = System.getProperty("java.class.path");//...// 调用了一个 native 本地方法 knownToNotExist()，去查找该类的加载记录if (this.ucp.knownToNotExist(var1)) {        // 如果有该类加载记录Class var5 = this.findLoadedClass(var1); // 直接去已经加载的类中找if (var5 != null) {if (var2) {this.resolveClass(var5);}return var5;} else {                                 // 如果没找到报异常throw new ClassNotFoundException(var1);}} else {                                     // 如果没有该类的加载记录return super.loadClass(var1, var2);      // 调用父类 ClassLoader 的 loadClass()}}
}

ExtClassLoader源码其中一段如下：

  //读取路径为"java.ext.dirs"String var0 = System.getProperty("java.ext.dirs");

ExtClassLoader 并没有对 loadClass() 方法进行重写，也就是说它直接调用其父类 ClassLoader 的 loadClass() 方法。
AppClassLoader 和ExtClassLoader 都继承了URLClassLoader 继承 SecureClassLoader 继承 ClassLoader。
ClassLoader源码如下：

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException{ 加载一个类的时候，锁住对应的类加载器对象synchronized (getClassLoadingLock(name)) {// First, check if the class has already been loadedClass<?> c = findLoadedClass(name);//查询已加载的类中是否有该类存在 if (c == null) {long t0 = System.nanoTime();try {if (parent != null) {//非顶层类加载器,调用父加载器c = parent.loadClass(name, false);} else {c = findBootstrapClassOrNull(name);//否则调用启动类加载器加载}} catch (ClassNotFoundException e) {// ClassNotFoundException thrown if class not found// from the non-null parent class loader}if (c == null) { //如果在 父类加载器 或 启动类加载器 没有找到需要加载的类// If still not found, then invoke findClass in order// to find the class.long t1 = System.nanoTime();c = findClass(name);//再由当前加载器加载// this is the defining class loader; record the statssun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();}}if (resolve) {resolveClass(c);//对类进行解析}return c;}}

由上面代码可以看出，双亲委派模型主要是由loadClass这个方法决定的。
而不管是App还是Exe加载器，都继承了ClassLoader类，应用了其中的loadClass这个方法，这个模式是什么呢？
没错，就是模板方法模式，也因此，我们可以很简单的自定义类加载器。

四、自定义类加载器

要自定义自己的类加载器，很明显需要继承 ClassLoader抽象类。而jvm官方的API 文档中写到：

建议 ClassLoader的子类重写 findClass(String name)方法而不是loadClass(String name, boolean resolve) 方法。

如果我们不想打破双亲委派模型，就重写 ClassLoader 类中的 findClass() 方法即可，无法被父类加载器加载的类最终会通过这个方法被加载。但是，如果想打破双亲委派模型则需要重写 loadClass() 方法。
findclass（）源码如下：

    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {throw new ClassNotFoundException(name);}

可以看出，留着就是给我们重写的。哈哈哈哈哈哈哈哈
自定义类加载器代码如下，主要是将class文件转成二进制流，并且返回一个Class对象：

@Overrideprotected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {// IO流读取字节码文件为二进制流try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream((new FileInputStream("home/app/" + ".class")));ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream()) {int len;byte[] bytes = new byte[1024];while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {bos.write(bytes, 0, len);}bos.flush();bytes = bos.toByteArray();return defineClass(null,bytes,0,bytes.length);} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}return null;}

defineClass方法也是ClassLoader的方法，源码如下：

    @Deprecatedprotected final Class<?> defineClass(byte[] b, int off, int len)throws ClassFormatError{return defineClass(null, b, off, len, null);}...protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len,ProtectionDomain protectionDomain)throws ClassFormatError{protectionDomain = preDefineClass(name, protectionDomain);String source = defineClassSourceLocation(protectionDomain);Class<?> c = defineClass1(name, b, off, len, protectionDomain, source);postDefineClass(c, protectionDomain);return c;}