深入理解java中的类加载器

    java类加载器是将java class字节码加载到内存中的组件,分为引导类加载器(bootstrapClassLoader)、扩展加载器(ExtensionClassLoader)、应用类加载器(appClassLoader)下面分别介绍这三种类加载器。

    1.引导类加载器(bootStrapClassLoader)

   引导类加载器是有c++编写,主要作用为加载java环境本身需要的class,主要包含java_home/lib 目录下java核心类库,以及-xbootclasspath参数指定的类库,值得注意的是该类加载器只加载jdk本身的类库,即使在lib目录下放入新的jar包,该类加载也不会加载。该类加载器要求加载的类包头还必须是sun、java、javax。

    2.扩展类加载器(extensionClassLoader)

    开发者可以直接使用扩展类加载器,该加载器负责加载java_home/lib/ext目录下类库。开发者也可以使用扩展类加载器加载-Djava.ext.dir指定目录下的类库。

    3.应用类加载器(appClassLoader)

    应用类加载器主要用于加载系统应用的class文件。它负责加载系统类路径java -classpath或-D java.class.path 指定路径下的类库,也就是我们经常用到的classpath路径,开发者可以直接使用系统类加载器,一般情况下该类加载是程序中默认的类加载器,通过getSystemClassLoader()方法可以获取到该类加载器。 

 Java虚拟机对class文件采用的是按需加载的方式,也就是说当需要使用该类时才会将它的class文件加载到内存生成class对象,而且加载某个类的class文件时,Java虚拟机采用的是双亲委派模式即把加载类的动作交由父类处理,是一种任务委派模式。

    双亲委派模式

    在java中类加载器被要求都要有父加载器,除了顶层的引导类加载器。但是双亲委派模式中的父子关系并非所说的类继承关系中的父子,而是采用一种组合的关系复用父加载器的代码。


图1



图2

但是当你看java jdk这几个类源码是通常会有困惑,因为他们的继承关系并非如图1所示,而是如图2所示,这是因为上面所说的双亲委托中的双亲和儿子并不是指类继承关系中的父类,而是以调用优先顺序来表示的父子关系。如appClassLoader中的parent属性指向了extClassLoader,我们称extClassLoader在双亲委托模式中是appClassLoader的父加载器。假设我们自定义一个MyClassLoader继承ClassLoader类,我们发现MyClassLoader中的parent依然指向的是appClassLoader。也就是说在类关系图中,MyClassLoader是ClassLoader的子类,但是在双亲委托模式链中MyClassLoader是AppClassLoader的子节点。这是为什么呢?我们来看下ClassLoader的构造函数

图3

如图ClassLoader类在没有显试指定父节点(parent)是谁的时候,默认是Launcher.getClassLoader()获取,即AppClassLoader,至此真相大白!

tip

tip1、类加载器与main方法 与jjava进程之间的关系。

当我们启动一个Java程序,即启动一个main方法时,都将启动一个Java虚拟机进程,不管这个进程有多么复杂。而不同的JVM进程之间是不会相互影响的。这也就是为什么说,Java程序只有一个入口——main方法,让虚拟机调用。而两个mian方法,对应的是2个JVM进程,启动的是两个不同的类加载器,操作的实际上是不同的类。故而不会互相影响。

tip2、之前看完java类加载器的关系,一直心里有疑惑,觉得哪里有什么问题,又不知道问题在哪,看完tomcat的类加载机制,在写这些文章的时候,想明白了问题和答案。我发现在写东西的时候能更好的梳理逻辑。问题如下:如果java按照双亲委派模式加载类,那岂不是所有的类都会被最顶层的类加载器所加载?bootStrap显然不会只会加载核心类包 (rt.jar),ExtClassLoader也是会加载ext目录下jar包,那么AppClassLoader呢?我猜AppClassLoader会加载main函数所在classpath。另外所有的自定义classloader都会加载指定目录下class,这样就不会出现所有class都由AppClassLoader加载的情况了。证据如下URLclassLoader的构造函数如下:

说明构造函数

说明classLoader需要指定类加载路径。

tip3、一个应用里类静态变量永远只有一个值吗?

我们都知道静态变量属于类,所有的对象共享一个值。在了解java类加载器之前,一直认为一个静态变量在一个应用里只有一个值。但是学习完java类加载后就想到可能不是,如果这个类被两个类加载器加载,那么它的静态变量就可能有两个值。我们写个程序来验证下,如下:


测试代码
测试结果

可以看到,当两个类加载器分别加载了class后,class对象不是同一个。通过反射把c1的say值改为hello2,c2的say值还是hello。验证完毕。

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