原文出处:
Rainstorm
最近在学习 Tomcat 架构,其中很重要的一个模块是类加载器,因为以前学习的不够深入,所以趁这个机会好好把类加载机制搞明白。
概述
类加载器主要分为两类,一类是 JDK 默认提供的,一类是用户自定义的。 JDK 默认提供三种类加载器:
Bootstrap ClassLoader
启动类加载器:每次执行java
命令时都会使用该加载器为虚拟机加载核心类。该加载器是由native code
实现,而不是 Java 代码,加载类的路径为<JAVA_HOME>/jre/lib
。特别的<JAVA_HOME>/jre/lib/rt.jar
中包含了sun.misc.Launcher
类, 而sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
和sun.misc.Launcher$AppClassLoader
都是sun.misc.Launcher
的内部类,所以拓展类加载器和系统类加载器都是由启动类加载器加载的。Extension ClassLoader
, 拓展类加载器:用于加载拓展库中的类。拓展库路径为<JAVA_HOME>/jre/lib/ext/
。实现类为sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
System ClassLoader
系统类加载器:用于加载 CLASSPATH 中的类。实现类为sun.misc.Launcher$AppClassLoader
用户自定义的类加载器
Custom ClassLoader
, 一般都是java.lang.ClassLoder
的子类
正统的类加载机制是基于双亲委派的,也就是当调用类加载器加载类时,首先将加载任务委派给双亲,若双亲无法加载成功时,自己才进行类加载。
在实例化一个新的类加载器时,我们可以为其指定一个 parent
,即双亲,若未显式指定,则 System ClassLoader
就作为默认双亲。
具体的说,类加载任务是由 ClassLoader
的 loadClass()
方法来执行的,他会按照以下顺序加载类:
- 通过
findLoadedClass()
看该类是否已经被加载。该方法为 native code 实现,若已加载则返回。 - 若未加载则委派给双亲,
parent.loadClass()
,若成功则返回。 - 若未成功,则调用
findClass()
方法加载类。java.lang.ClassLoader
中该方法只是简单的抛出一个ClassNotFoundException
所以,自定义的 ClassLoader 都需要 OverridefindClass()
方法。
类加载API
java.lang.ClassLoader
ClassLoader
是一个抽象类。- 待加载的类必须用
The Java? Language Specification
定义的全类名,全类名的定义请查阅 The Form of a Binary。 - 给定一个全类名,类加载器应该去定位该类所在的位置。通用的策略是将全类名转换为类文件路径,然后通过类文件路径在文件系统中定位。
- 每一个加载到内存的类都由一个 Class 对象来表示,每一个 Class 对象都有一个指向加载该类的类加载器的引用。但是数组的 Class 对象是由 Java 运行时环境创建的,通过
Class.getClassLoader()
方法返回的是数组元素的类加载器,若数组元素是基本类型,则返回null
,若类是由Bootstrap ClassLoader
加载的话也是返回null。
public class Main { public static void main(String[] args) { // Object 类在 <java_home>/jre/lib/rt.jar 中, // 由 Bootstrap ClassLoader 加载,由于该类加载器是由 native code 编写 // 所以输出为 null Object[] objects = new Object[5]; System.out.println(); System.out.println(objects.getClass().getClassLoader()); // ZipFileAttributes 类在 <java_home>/jre/lib/ext/zipfs.jar 中, // 由 Extension ClassLoader 加载, // 输出为 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@4b67cf4d ZipFileAttributes[] attributes = new ZipFileAttributes[5]; System.out.println(); System.out.println(attributes.getClass().getClassLoader()); // Main 类是自定义的类, // 默认由 System ClassLoader 加载, // 输出为 sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2 Main[] array = new Main[5]; array[0] = new Main(); System.out.println(); System.out.println(array.getClass().getClassLoader()); } }
ClassLoader
默认支持并行加载,但是其子类必须调用ClassLoader.registerAsParallelCapable()
来启用并行加载- 一般来说,JVM 从本地文件系统加载类的行为是与平台有关的。
defineClass()
方法可以将字节流转换成一个Class
对象。然后调用Class.newInstance()
来创建类的实例
java.security.SecureClassLoader
增加了一层权限验证,因为关注点不在安全,所以暂不讨论。
java.net.URLClassLoader
该类加载器用来加载 URL 指定的 JAR 文件或目录中的类和资源,以 /
结尾的 URL 认为是目录,否则认为是 JAR 文件。
// 尝试通过 URLClassLoader 来加载桌面下的 Test 类。 public class Main { public static void main(String[] args) { try { URL[] urls