java ClassLoader機(jī)制講解
要深入了解ClassLoader，首先就要知道ClassLoader是用來干什么的，顧名思義，它就是用來加載Class文件到JVM，以供程序使用的。我們知道，java程序可以動態(tài)加載類定義，而這個動態(tài)加載的機(jī)制就是通過ClassLoader來實(shí)現(xiàn)的，所以可想而知ClassLoader的重要性如何。
看到這里，可能有的朋友會想到一個問題，那就是既然ClassLoader是用來加載類到JVM中的，那么ClassLoader又是如何被加載呢？難道它不是java的類？
沒有錯，在這里確實(shí)有一個ClassLoader不是用java語言所編寫的，而是JVM實(shí)現(xiàn)的一部分，這個ClassLoader就是bootstrap classloader（啟動類加載器），這個ClassLoader在JVM運(yùn)行的時候加載java核心的API以滿足java程序最基本的需求，其中就包括用戶定義的ClassLoader，這里所謂的用戶定義是指通過java程序?qū)崿F(xiàn)的ClassLoader，一個是ExtClassLoader，這個ClassLoader是用來加載java的擴(kuò)展API的，也就是/lib/ext中的類，一個是AppClassLoader，這個ClassLoader是用來加載用戶機(jī)器上CLASSPATH設(shè)置目錄中的Class的，通常在沒有指定ClassLoader的情況下，程序員自定義的類就由該ClassLoader進(jìn)行加載。
當(dāng)運(yùn)行一個程序的時候，JVM啟動，運(yùn)行bootstrap classloader，該ClassLoader加載java核心API（ExtClassLoader和AppClassLoader也在此時被加載），然后調(diào)用ExtClassLoader加載擴(kuò)展API，最后AppClassLoader加載CLASSPATH目錄下定義的Class，這就是一個程序最基本的加載流程。
上面大概講解了一下ClassLoader的作用以及一個最基本的加載流程，接下來將講解一下ClassLoader加載的方式，這里就不得不講一下ClassLoader在這里使用了雙親委托模式進(jìn)行類加載。
每一個自定義ClassLoader都必須繼承ClassLoader這個抽象類，而每個ClassLoader都會有一個parent ClassLoader，我們可以看一下ClassLoader這個抽象類中有一個getParent()方法，這個方法用來返回當(dāng)前ClassLoader的parent，注意，這個parent不是指的被繼承的類，而是在實(shí)例化該ClassLoader時指定的一個ClassLoader，如果這個parent為null，那么就默認(rèn)該ClassLoader的parent是bootstrap classloader，這個parent有什么用呢？
我們可以考慮這樣一種情況，假設(shè)我們自定義了一個ClientDefClassLoader，我們使用這個自定義的ClassLoader加載java.lang.String，那么這里String是否會被這個ClassLoader加載呢？事實(shí)上java.lang.String這個類并不是被這個ClientDefClassLoader加載，而是由bootstrap classloader進(jìn)行加載，為什么會這樣？實(shí)際上這就是雙親委托模式的原因，因?yàn)樵谌魏我粋�自定義ClassLoader加載一個類之前，它都會先委托它的父親ClassLoader進(jìn)行加載，只有當(dāng)父親ClassLoader無法加載成功后，才會由自己加載，在上面這個例子里，因?yàn)閖ava.lang.String是屬于java核心API的一個類，所以當(dāng)使用ClientDefClassLoader加載它的時候，該ClassLoader會先委托它的父親ClassLoader進(jìn)行加載，上面講過，當(dāng)ClassLoader的parent為null時，ClassLoader的parent就是bootstrap classloader，所以在ClassLoader的最頂層就是bootstrap classloader，因此最終委托到bootstrap classloader的時候，bootstrap classloader就會返回String的Class。
我們來看一下ClassLoader中的一段源代碼：
protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { // 首先檢查該name指定的class是否有被加載 Class c = findLoadedClass(name); if (c == null) { try { if (parent != null) { //如果parent不為null，則調(diào)用parent的loadClass進(jìn)行加載 = parent.loadClass(name, false); } else { //parent為null，則調(diào)用BootstrapClassLoader進(jìn)行加載 c = findBootstrapClass0(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { //如果仍然無法加載成功，則調(diào)用自身的findClass進(jìn)行加載 c = findClass(name); } } if (resolve) { resolveClass(c); } return c; }
從上面一段代碼中，我們可以看出一個類加載的大概過程與之前我所舉的例子是一樣的，而我們要實(shí)現(xiàn)一個自定義類的時候，只需要實(shí)現(xiàn)findClass方法即可。
為什么要使用這種雙親委托模式呢？
第一個原因就是因?yàn)檫@樣可以避免重復(fù)加載，當(dāng)父親已經(jīng)加載了該類的時候，就沒有必要子ClassLoader再加載一次。
第二個原因就是考慮到安全因素，我們試想一下，如果不使用這種委托模式，那我們就可以隨時使用自定義的String來動態(tài)替代java核心api中定義類型，這樣會存在非常大的安全隱患，而雙親委托的方式，就可以避免這種情況，因?yàn)镾tring已經(jīng)在啟動時被加載，所以用戶自定義類是無法加載一個自定義的ClassLoader。
上面對ClassLoader的加載機(jī)制進(jìn)行了大概的介紹，接下來不得不在此講解一下另外一個和ClassLoader相關(guān)的類，那就是Class類，每個被ClassLoader加載的class文件，最終都會以Class類的實(shí)例被程序員引用，我們可以把Class類當(dāng)作是普通類的一個模板，JVM根據(jù)這個模板生成對應(yīng)的實(shí)例，最終被程序員所使用。
我們看到在Class類中有個靜態(tài)方法forName，這個方法和ClassLoader中的loadClass方法的目的一樣，都是用來加載class的，但是兩者在作用上卻有所區(qū)別。
Class loadClass(String name)
Class loadClass(String name, boolean resolve)
我們看到上面兩個方法聲明，第二個方法的第二個參數(shù)是用于設(shè)置加載類的時候是否連接該類，true就連接，否則就不連接。
說到連接，不得不在此做一下解釋，在JVM加載類的時候，需要經(jīng)過三個步驟，裝載、連接、初始化。裝載就是找到相應(yīng)的class文件，讀入JVM，初始化就不用說了，最主要就說說連接。
連接分三步，第一步是驗(yàn)證class是否符合規(guī)格，第二步是準(zhǔn)備，就是為類變量分配內(nèi)存同時設(shè)置默認(rèn)初始值，第三步就是解釋，而這步就是可選的，根據(jù)上面loadClass方法的第二個參數(shù)來判定是否需要解釋，所謂的解釋根據(jù)《深入JVM》這本書的定義就是根據(jù)類中的符號引用查找相應(yīng)的實(shí)體，再把符號引用替換成一個直接引用的過程。有點(diǎn)深奧吧，呵呵，在此就不多做解釋了，想具體了解就翻翻《深入JVM吧》，呵呵，再這樣一步步解釋下去，那就不知道什么時候才能解釋得完了。
我們再來看看那個兩個參數(shù)的loadClass方法，在JAVA API 文檔中，該方法的定義是protected，那也就是說該方法是被保護(hù)的，而用戶真正應(yīng)該使用的方法是一個參數(shù)的那個，一個參數(shù)的loadclass方法實(shí)際上就是調(diào)用了兩個參數(shù)的方法，而第二個參數(shù)默認(rèn)為false，因此在這里可以看出通過loadClass加載類實(shí)際上就是加載的時候并不對該類進(jìn)行解釋，因此也不會初始化該類。而Class類的forName方法則是相反，使用forName加載的時候就會將Class進(jìn)行解釋和初始化，forName也有另外一個版本的方法，可以設(shè)置是否初始化以及設(shè)置ClassLoader，在此就不多講了。
不知道上面對這兩種加載方式的解釋是否足夠清楚，就在此舉個例子吧，例如JDBC DRIVER的加載，我們在加載JDBC驅(qū)動的時候都是使用的forName而非是ClassLoader的loadClass方法呢？我們知道，JDBC驅(qū)動是通過DriverManager，必須在DriverManager中注冊，如果驅(qū)動類沒有被初始化，則不能注冊到DriverManager中，因此必須使用forName而不能用loadClass。
通過ClassLoader我們可以自定義類加載器，定制自己所需要的加載方式，例如從網(wǎng)絡(luò)加載，從其他格式的文件加載等等都可以，其實(shí)ClassLoader還有很多地方?jīng)]有講到，例如ClassLoader內(nèi)部的一些實(shí)現(xiàn)等等，
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