深入 JVM 类加载器之类加载器层次结构

类加载器原理
类加载器作用
将 class 文件字节码内容加载到内存中,并将这些静态数据转换成方法区中的运行时数据结构,在堆中生成一个代表这个类的 java.lang.Class 对象,作为方法区类数据的访问入口

类加载概述过程
类缓存
标准的 Java SE 类加载器可以按要求查找类,但一旦某个类被加载到类加载器中,他将维持加载(缓存)一段时间,不过,JVM 垃圾收集器可以回收这些 Class 对象。

类加载器的层次结构(树状结构)
引导(启动)类加载器(Bootstrap Class Loader)
它用来加载 Java 的核心库(JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar 或 sun.boot.class.path 路径下的内容),是用原生代码来实现的(C++), 并不继承自 java.lang.ClassLoader
rt.jar
加载扩展类和应用程序类加载器,并指定他们的父类加载器。

扩展类加载器(Extensions Class Loader)
用来加载 Java 的扩展库(JAVA_HOME/jre/lib/ext/*.jar 或 java.ext.dirs 路径下的内容) .java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。

由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 实现
ext

继承结构
应用程序类加载器(Application Class Loader)
它根据 Java 应用的类路径(ClassPath, java.class.path)来加载。
一般来说,Java 应用的类都是由它来完成加载的。
由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 实现

继承结构
自定义类加载器
开发人员可以通过继承 java.lang.ClassLoader 类的方式实现自己的类加载器,以满足一些特殊的要求。

注意:除了启动类加载器是由 C++ 编写外,其他都是 Java 编写,且都继承 java.lang.ClassLoader
类加载器结构图
代码测试
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader());
System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent());
System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent().getParent());
}
}
输出结果
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@73d16e93
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@15db9742
null
$ 表示内部类。内部类是个编译时的概念,编译成功后会生成两个类 OuterClass.class 和 OuterClass$InnerClass.class
由于启动类加载器无法被 Java 程序直接引用,因此 JVM 默认直接使用 null 代表启动类加载器。
java.lang.ClassLoader 类介绍
作用:
java.lang.ClassLoader 类的基本职责就是根据一个指定的类的名称,找到或者生成其对应的字节代码,然后从这些字节代码中定义出一个 Java 类,即 java.lang.Class 类的一个实例。除此之外,ClassLoader 还负责加载 Java 应用所需的资源,如图像文件和配置文件等。不过本文只讨论其加载类的功能。

相关方法:
方法 解释
getParent() 返回该类加载器的父类加载器。
loadClass(String name) 加载名称为 name 的类,返回的结果是 java.lang.Class 类的实例。
findClass(String name) 查找名称为 name 的类,返回的结果是 java.lang.Class 类的实例。
findLoadedClass(String name) 查找名称为 name 的已经被加载过的类,返回的结果是 java.lang.Class 类的实例。
defineClass(String name, byte[] b, int off, int len) 把字节数组 b 中的内容转换成 Java 类,返回的结果是 java.lang.Class 类的实例。这个方法被声明为 final 的。
resolveClass(Class<?> c) 链接指定的 Java 类。
类加载器的代理模式
代理模式
交给其他加载器来加载指定类。

双亲委托机制
就是某个特定的类加载器在接到加载类的请求时,首先将加载任务委托给父类加载器,依次递归 (本质上就是 loadClass 函数的递归调用)。因此,所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中。如果父类加载器可以完成这个类加载请求,就成功返回;只有当父类加载器无法完成此加载请求时,子加载器才会尝试自己去加载。

双亲委托机制是为了保证 Java 核心库的类型安全。这种机制就保证不会出现用户自己定义的 java.lang.Object 类的情况。

双亲委托机制除了用于加载类,也是安全的最基本屏障。

双亲委托机制是代理模式的一种
并不是所有的类加载器都是双亲委托机制
tomcat 服务器类加载器也使用代理模式,所不同的是它是首先尝试去加载某个类,如果找不到再代理给父类。这与一般类加载器的顺序是相反的。
双亲委派机制代码测试
测试一
package com.classloader.test;

public class TestBean {

public TestBean() {
}

}
package com.classloader.test;

public class ClassLoaderTest {

public static void main(String[] args) {
    try {
        //查看当前系统类路径中包含的路径条目
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
        //调用加载当前类的类加载器(这里即为系统类加载器)加载TestBean
        Class typeLoaded = Class.forName("com.classloader.test.TestBean");
        //查看被加载的TestBean类型是被那个类加载器加载的
        System.out.println(typeLoaded.getClassLoader());
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

}

输出

d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\charsets.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\deploy.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\ext\cldrdata.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\ext\dnsns.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\ext\jaccess.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\ext\jfxrt.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\ext\localedata.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\ext\nashorn.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\ext\sunec.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\ext\sunjceprovider.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\ext\zipfs.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\javaws.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\jce.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\jfr.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\jfxswt.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\jsse.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\management-agent.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\plugin.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\resources.jar;
d:\Develop\Java\jdk8\jdk1.8.092\jre\lib\rt.jar;
F:\workspace\idea\ClassLoader\out\production\ClassLoader;
D:\Develop\IntelliJ IDEA\lib\idea_rt.jar
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@75b84c92
为了增加可读性,笔者对输出做了调整

测试二
将当前工程输出目录下的 TestBean.class 打包进 test.jar 剪贴到 JAVA_HOME/jre/lib/ext 目录下,再运行测试一测试代码
输出
…省略部分输出
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@53ab9242
系统类加载器在接到加载 com.classloader.test.TestBean 类型的请求时,首先将请求委派给父类加载器(标准扩展类加载器),标准扩展类加载器抢先完成了加载请求。

转载:https://www.jianshu.com/p/55647ecff9e9