类加载器 | iMineのBlog

一、类加载器

1 类加载过程

虚拟机只加载程序执行时所需要的类文件。假设程序从 MyProgram.class 开始运行，下面是虚拟机执行的步骤：

虚拟机有一个用于加载类文件的机制。
如果类拥有类型为另一个类的域，或者是拥有超类，那么这些类文件也会被加载。
接着，虚拟机执行类中的 main 方法。
如果 main 方法或者 main 调用的方法要用到更多的类，那么接下来就会加载这些类。

每个Java程序至少拥有三个类加载器：

启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)

这个类加载器负责负责加载JDK中的核心类库，这个类加载器完全由JVM控制
扩展类加载器(Extendsion ClassLoader)

这个类加载器负责加载\lib\ext目录下的类库
应用程序类加载器(Application ClassLoader)

这个类加载器负责加载用户类路径(CLASSPATH)下的类库,一般我们编写的java类都是由这个类加载器加载

2 类加载器的层次结构

类加载器有一种父/子关系。除了引导类加载器外，每个类加载器都有一个父类加载器。父类加载失败子类才加载。

如果插件被打包为 JAR 文件，那就可以直接用 URLClassLoader 类的实例去加载这些类。

URL url = new URL("path");
URLClassLoader pluginLoader = new URLClassLoader(new URL[] {url});
Class<?> cl = pluginLoader.loadClass("mypackage.MyClass");

可以通过下面将其设置成为任何类加载器

Thread t = Thread.currentThread();
t.setContextClassLoader(loader);

助手方法可以获取这个上下文类加载器：

Thread t = Thread.currentThread();
ClassLoader loader = t.getCOntextClassLoader();
Class cl = loader.loaderClass(className);

当调用由不同的类加载器加载的插件类的方法时，进行上下文类加载器的设置是一种好的思路；或者，让助手方法的调用者设置上下文类加载器。

3 将类加载器作为命名空间

同一虚拟机中，可以有两个类的类名和包名都相同。类是由它的全名和类加载器来确定的。

4 编写自己的类加载器

编写自己的类加载器，只需要继承 ClassLoader 类，然后覆盖下面这个方法

findClass(String className)

ClassLoader 超类的 loadClass 方法用于将类的加载操作委托给其父类加载器去进行，只有当该类尚未加载并且父类加载器也无法加载该类时，才调用 findClass 方法。

如果要实现该方法，必须做到以下几点：

为来自本地文件系统或者其他来源的类加载其字节码
调用 ClassLoader 超类的 defineClass 方法，想虚拟机提供字节码。

5 字节码校验

当类加载器将新在加载的 Java 平台类的字节码传递给虚拟机，这些字节码首先要接受校验器的校验。校验器负责检查那些指令无法执行的明细那有破坏性的操作。出了系统类外，所有的类都要被校验。

下面是校验器执行的一些检查：

变量要在使用之前进行初始化。
方法调用与对象引用类型之间要匹配。
访问私有类型和方法的规则没有被违反。
对本地变量的访问都落在运行时堆栈内。
运行时堆栈没有用溢出。

二、双亲委派原则

1 双亲委派原则

一个类加载器受到类加载的请求，它会把这个请求转交到它的父加载器去请求，如果上级还有加载器，就继续把请求上传，直到启动类加载器。然后找到就返回给子加载器，直到第一个发出请求的类加载器。如果最后还是没有找到，就让子加载器自己去找

2 破坏双亲委派原则

单一责任原则（SRP）不是绝对的。它的存在有助于代码的可维护性和可读性。但是您可能会不时看到解决方案，破坏SRP的模式，而且还可以。其他原则也是如此，但是这次我想谈谈SRP。

在Java应用中存在着很多服务提供者接口（Service Provider Interface，SPI），这些接口允许第三方为它们提供实现，如常见的 SPI 有 JDBC、JNDI等，这些 SPI 的接口属于 Java 核心库，一般存在rt.jar包中，由Bootstrap类加载器加载，而 SPI 的第三方实现代码则是作为Java应用所依赖的 jar 包被存放在classpath路径下，由于SPI接口中的代码经常需要加载具体的第三方实现类并调用其相关方法，但SPI的核心接口类是由引导类加载器来加载的，而Bootstrap类加载器无法直接加载SPI的实现类，同时由于双亲委派模式的存在，Bootstrap类加载器也无法反向委托AppClassLoader加载器SPI的实现类。在这种情况下，我们就需要一种特殊的类加载器来加载第三方的类库，而线程上下文类加载器就是很好的选择。

2.1 线程上下文类加载器（contextClassLoader）

通过java.lang.Thread类中的getContextClassLoader()和 setContextClassLoader(ClassLoader cl)方法来获取和设置线程的上下文类加载器。如果没有手动设置上下文类加载器，线程将继承其父线程的上下文类加载器，初始线程的上下文类加载器是系统类加载器（AppClassLoader）,在线程中运行的代码可以通过此类加载器来加载类和资源，如下图所示，以jdbc.jar加载为例