前言
大家應該都知道，當一個Java項目啟動的時候，JVM會找到main方法，根據對象之間的調用來對class文件和所引用的jar包中的class文件進行加載（其步驟分為加載、驗證、準備、解析、初始化、使用和卸載），方法區中開辟內存來存儲類的運行時數據結構（包括靜態變量、靜態方法、常量池、類結構等），同時在堆中生成相應的Class對象指向方法區中對應的類運行時數據結構。
用最簡單的一句話來概括，類加載的過程就是JVM根據所需的class文件的路徑，通過IO流的方式來讀取class字節碼文件，并通過一系列解析初始化等步驟來注入到內存。 java中的類加載器有：BootstrapClassLoader（最上層）、ExtClassLoader、AppClassLoader、以及用戶自定義的ClassLoader（最下層）。JVM對于不同種類的jar包（或class文件），會有不同種類的類加載器進行加載。
對應關系如下：
BootstrapClassLoader 用于加載JVM運行所需要的類：
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JAVA_HOME/jre/lib/resources.jar:JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar:JAVA_HOME/jre/lib/sunrsasign.jar:JAVA_HOME/jre/lib/jsse.jar:JAVA_HOME/jre/lib/jce.jar:JAVA_HOME/jre/lib/charsets.jar:JAVA_HOME/jre/lib/jfr.jar:JAVA_HOME/jre/classes |
ExtClassLoader 用于加載擴展類：
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../Java/Extensions:../JAVA_HOME/jre/lib/ext: ../Library/Java/Extensions:/Network/Library/Java/Extensions:../System/Library/Java/Extensions:../lib/java |
AppClassLoader 用于加載我們項目中ClassPath下所創建的類和jar包中引用的類。
整個類加載，是通過一種叫做雙親委派的機制來進行加載。
舉例來說，一個類被最下層的加載器（用戶自定義ClassLoader）進行加載，此加載器首先會調用上一層的加載器（AppClassLoader）進行加載，而AppClassLoader會繼續轉交給上層（ExtClassLoader）的加載器進行加載，直到BootstrapClassLoader。 如果BootstrapClassLoader所加載的類路徑找不到此類，那么才會交給下一層的加載器（ExtClassLoader）進行加載，如果找不到此類，繼續交給下一層（AppClassLoader）進行加載。以此類推，如果用戶自定義的ClassLoader也找不到此類，那么程序就會拋出一個ClassNotFoundError。
整個加載過程圖示如下：
（圖片引用自：https://www.cnblogs.com/xing901022/p/4574961.html）
類加載源的源碼跟蹤如下（在此對源碼進行了適當的簡化），讀者可以點入源碼進行查看：
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package java.lang.ClassLoader;import .... protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { synchronized (getClassLoadingLock(name)) { // First，在虛擬機內存中查找是否已經加載過此類...類緩存的主要問題所在！！！ Class<?> c = findLoadedClass(name); if (c == null) { long t0 = System.nanoTime(); try { if (parent != null) { //先讓上一層加載器進行加載 c = parent.loadClass(name, false); } else { c = findBootstrapClassOrNull(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { // ClassNotFoundException thrown if class not found // from the non-null parent class loader } if (c == null) { //調用此類加載器所實現的findClass方法進行加載 c = findClass(name); } } if (resolve) { resolveClass(c); } return c; } } |
在源碼中可以完全領略到雙親委派機制的過程，其中最重要的三句代碼已經進行了標注：
- findLoadedClass（在虛擬機內存中查找是否已經加載過此類...類緩存的主要問題所在！！！）
- parent.loadClass（先讓上一層加載器進行加載）
- findClass（調用此類加載器所實現的findClass方法進行加載）
如果用戶需要自定義加載器，加載自己指定路徑的class文件，需要繼承ClassLoader，并實現findClass(String name)方法。舉例如下：
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package com.linuxidc.utils;import java.io.ByteArrayOutputStream;import java.io.FileInputStream;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;public class ServiceClassLoader extends ClassLoader{ private String classPath; public ServiceClassLoader(String classPath) { this.classPath = classPath; } /** * 重寫父類的findClass 方法。 父類的loadClass會調用此方法 */ @Override protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { Class<?> c = null; byte[] classData = getClassData(name); if (classData!=null) { c = defineClass(name, classData, 0, classData.length); }else { throw new ClassNotFoundException(); } return c; } // 將class文件通過IO流讀取，轉化為字節數組 private byte[] getClassData(String name) { String path = classPath + "/"+ name.replace('.', '/') + ".class"; InputStream iStream = null; ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream(); try { iStream = new FileInputStream(path); byte[] buffer = new byte[1024]; int temp = 0; while ((temp = iStream.read(buffer))!=-1) { byteArrayOutputStream.write(buffer, 0, temp); } if (byteArrayOutputStream!=null) { return byteArrayOutputStream.toByteArray(); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }finally { try { if (iStream!=null) { iStream.close(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } try { if (byteArrayOutputStream!=null) { byteArrayOutputStream.close(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } return null; }} |
對類加載器的使用代碼如下：
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ServiceClassLoader serviceClassLoader = new ServiceClassLoader("c:\myclass");Czlass<?> c = ServiceClassLoader.loadClass("com.linuxidc.service.Myclass"); |
如果 用同一個 ServiceClassLoader 對象去加載同一個Class文件多次，每次加載后的Class對象為同一個！ 然而如果new不同的自定義ClassLoader去加載同一個Class文件，則每次會返回不同的Class對象。
注意： 不能將所要加載的Class文件放到classpath目錄及其任何子目錄下，否則會被AppClassLoader優先加載 （這是由于類加載采用雙親委派機制，同時AppClassLoader可以加載所有在classpath下的class文件）， 每次都是同一個AppClassLoader進行加載，因此會出現類緩存問題。
這樣就解決了通常在JVM類加載時，直接使用反射出現的類緩存的問題。
總結
以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對服務器之家的支持。
原文鏈接：http://www.linuxidc.com/Linux/2018-01/150034.htm
