05. 类加载器

类加载器

类加载器用来把类加载到Java虚拟机中,从JDK1.2版本开始,类的加载过程采用双亲委派机制,这种双亲委派机制能更好地保证Java平台的安全,在此机制中,除了Java虚拟机自带的根类加载器之外,其余的类加载器都有且只有一个父类加载器,当Java程序请求加载器loader1加载Sample类时,loader1首先委托自己的父加载器去加载Sample类,若父加载器能加载,则有父加载器完成加载任务,否则才由加载器loader1本身加载Sample类

Java虚拟机自带了以下几种类加载器

  • 根(启动)类加载器(Bootstrap),该加载器没有父加载器,它负责加载虚拟机的核心类库,如java.lang.*等,根类加载器的实现依赖于底层操作系统,属于虚拟机的实现的一部分,它没有继承java.lang.ClassLoader类
  • 扩展类加载器(Extension),它的父类加载器为根(启动)类加载器,它从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库,或者从JDK的安装目录的jre\lib\ext子目录(扩展目录)下加载类库,如果把用户创建的JAR文件放在这个目录下,也会自动由扩展类加载器加载。扩展类加载器是纯Java类,是java.lang.ClassLoader类的子类
  • 系统(应用)类加载器(System),也称应用类加载器,它的父类加载器是扩展类加载器,它从环境变量classpath或者系统属性java.class.path所指定的目录中加载类,它是用户自定义的类加载器的默认父加载器。系统类加载器是纯Java类,是java.lang.ClassLoader类的子类

除了以上虚拟机自带的加载器外,用户还可以定制自己的类加载器。Java提供了抽象类java.lang.ClassLoader,所有用户自定义的类加载器都应该继承ClassLoader类。


002. 类层次关系图.png

我们通过代码再次理解上述层次关系图

public class MyTest13 {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取系统类加载器
        ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        while (null != classLoader) {
            // 获取该类加载器的父加载器
            classLoader = classLoader.getParent();
            System.out.println(classLoader);
        }
    }
}

有些实现可能使用null表示启动类加载器,在这种实现中,如果是启动类加载器加载的将返回null

从图上可以看出,类加载器好像是层次结构,但真实情况是包含关系,子加载器包含父加载器的引用

数组对应的类不是由类加载器加载的,他们是在程序运行时自动创建出来的,通过Class.getClassLoader()方法可以获取类对应的加载器,对于数组来说,返回的是数组元素对应的类加载器信息,如果是原生类型,没有类加载器,可以通过下述代码验证该结论

public class MyTest15 {
    public static void main(String[] args) {
        String[] strings = new String[2];
        // 启动类加载器
        System.out.println(strings.getClass().getClassLoader());

        // 系统类加载器
        MyTest15[] myTest15s = new MyTest15[2];
        System.out.println(myTest15s.getClass().getClassLoader());

        int[] nums = new int[2];
        // 原生类型没有class loader 为 null
        System.out.println(nums.getClass().getClassLoader());

    }
}

获取ClassLoader的途径

  1. 获取当前类的ClassLoader

    clazz = Class.forName("com.zj.study.jvm.classloader.CL");
    ClassLoader classLoader = clazz.getClassLoader();
    
  2. 获取当前线程上下文的ClassLoader

    ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
    System.out.println(classLoader);
    
  3. 获取系统的ClassLoader

    ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
    System.out.println(classLoader);
    
  4. 获取调用者的ClassLoader

    DriverManager.getCallerClassLoader()
    

前三种用的比较多

启动类加载器

在运行期,一个Java类是由该类的完全限定名(binary name,二进制名)和用于加载该类的定义类加载器(defining class)所共同决定的。
如果同样名字(即相同的完全限定名)的类是由两个不同的加载器所加载,那么这些类是不同的,即便.class文件的字节码完全一样,并且从相同的位置加载

扩展类加载器和系统类加载器本身也是java类,他们由谁加载?
内建于JVM中的启动类加载器会加载java.lang.ClassLoader(扩展类加载器和系统类加载器在其中)以及其他的Java平台类,当JVM启动时,一块特殊的机器码会运行,它会加载扩展类加载器与系统类加载器,这块特殊的机器码叫做启动类加载器(Bootstrap)

启动类加载器并不是Java类,而其他的加载器则都是Java类
启动类加载器是特定于平台的机器指令,它负责开启整个加载过程

所有类加载器(除了启动类加载器)都被实现为Java类,不过,总归要有一个组件来加载第一个Java类加载器,从而让整个加载都能够顺利进行下去,加载第一个纯Java类加载器就是启动类加载器的职责
启动类加载器还会负责负责加载提供JRE正常运行所需要的基本组件,这包括java.util与java.lang包中的类等等
验证

public class MyTest22 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(System.getProperty("sun.boot.class.path"));
        System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
        System.out.println("---------");
        System.out.println(ClassLoader.class.getClassLoader());
        System.out.println("---------");
        // 怎么验证系统类加载器和扩展类加载器是由启动类加载器加载的?
        // 启动类加载器和扩展类加载器是Launcher的内部类,所以加载Launcher的类加载器会尝试加载系统类加载器和扩展类加载器,
        // 所以只需要验证Launcher类是由谁加载的即可
        System.out.println(Launcher.class.getClassLoader());
    }
}

系统类加载器

If the system property "java.system.class.loader" is defined when this method is first invoked then the value of that property is taken to be the name of a class that will be returned as the system class loader. The class is loaded using the default system class loader and must define a public constructor that takes a single parameter of type ClassLoader which is used as the delegation parent. An instance is then created using this constructor with the default system class loader as the parameter. The resulting class loader is defined to be the system class loader.
大概意思就是说系统类加载器可以指定
验证
java -Djava.system.class.loader=com.zj.study.jvm.classloader.MyAppClassLoader com.zj.study.jvm.classloader.MyTest22
使用如下命令启动

public class MyTest22 {
    public static void main(String[] args) {
        // 自定义的类加载器成为系统类加载器
        // java -Djava.system.class.loader=com.zj.study.jvm.classloader.MyAppClassLoader com.zj.study.jvm.classloader.MyTest22
        System.out.println("---------");
        System.out.println(System.getProperty("java.system.class.loader"));
        System.out.println(MyTest22.class.getClassLoader());
        System.out.println(MyAppClassLoader.class.getClassLoader());
        System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader());
    }
}
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