原文出处：http://blog.chenlb.com/2009/06/java-classloader-architecture.html
java classLoader 体系结构
jvm加载class的步骤
1、类装载
采用双亲委派模式加载类，子类会交给父类的classloader去加载，如果父类加载不到自己才会尝试加载。最终功能是将java字节码转换为JVM的class对象。
2、链接
将Java二进制代码合并到JVM的运行时状态中。在链接之前必须保证类已经被加载。期间会经过验证、准备和解析等几个步骤。验证确保java类的二进制表示在结构上是完全正确的，如果不正确抛出java.lang.VerifyError。准备过程则是创建类中的静态域并默认赋初值。解析的过程确保类引用的类能被找到。
3、初始化
当一个类真正被使用的时候，JVM会初始化该类。主要操作就是执行静态代码块和初始化静态域。
4、实例
在内存中开辟堆空间。
jvm classLoader architecture：
- Bootstrap ClassLoader/启动类加载器
- 主要负责jdk_home/lib目录下的核心 api 或 -Xbootclasspath 选项指定的jar包装入工作。
- Extension ClassLoader/扩展类加载器
- 主要负责jdk_home/lib/ext目录下的jar包或 -Djava.ext.dirs 指定目录下的jar包装入工作。
- System ClassLoader/系统类加载器
- 主要负责java -classpath/-Djava.class.path所指的目录下的类与jar包装入工作。
- User Custom ClassLoader/用户自定义类加载器(java.lang.ClassLoader的子类)
- 在程序运行期间, 通过java.lang.ClassLoader的子类动态加载class文件, 体现java动态实时类装入特性。
类加载器的特性：
- 每个ClassLoader都维护了一份自己的名称空间， 同一个名称空间里不能出现两个同名的类。
- 为了实现java安全沙箱模型顶层的类加载器安全机制, java默认采用了 ” 双亲委派的加载链 ” 结构。
classloader-architecture
classloader-class-diagram
类图中， BootstrapClassLoader是一个单独的java类， 其实在这里， 不应该叫他是一个java类。因为，它已经完全不用java实现了。它是在jvm启动时， 就被构造起来的， 负责java平台核心库。
自定义类加载器加载一个类的步骤
classloader-load-class
ClassLoader 类加载逻辑分析， 以下逻辑是除 BootstrapClassLoader 外的类加载器加载流程：
- // 检查类是否已被装载过
- Class c = findLoadedClass(name);
- if (c == null ) {
- // 指定类未被装载过
- try {
- if (parent != null ) {
- // 如果父类加载器不为空， 则委派给父类加载
- c = parent.loadClass(name, false );
- } else {
- // 如果父类加载器为空， 则委派给启动类加载加载
- c = findBootstrapClass0(name);
- }
- } catch (ClassNotFoundException e) {
- // 启动类加载器或父类加载器抛出异常后， 当前类加载器将其
- // 捕获， 并通过findClass方法， 由自身加载
- c = findClass(name);
- }
- }
线程上下文类加载器
java默认的线程上下文类加载器是 系统类加载器(AppClassLoader)。
- // Now create the class loader to use to launch the application
- try {
- loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);
- } catch (IOException e) {
- throw new InternalError(
- “Could not create application class loader” );
- }
- // Also set the context class loader for the primordial thread.
- Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader);
以上代码摘自sun.misc.Launch的无参构造函数Launch()。
使用线程上下文类加载器, 可以在执行线程中, 抛弃双亲委派加载链模式, 使用线程上下文里的类加载器加载类.
典型的例子有, 通过线程上下文来加载第三方库jndi实现, 而不依赖于双亲委派.
大部分java app服务器(jboss, tomcat..)也是采用contextClassLoader来处理web服务。
还有一些采用 hotswap 特性的框架, 也使用了线程上下文类加载器, 比如 seasar (full stack framework in japenese).
线程上下文从根本解决了一般应用不能违背双亲委派模式的问题.
使java类加载体系显得更灵活.
随着多核时代的来临, 相信多线程开发将会越来越多地进入程序员的实际编码过程中. 因此,
在编写基础设施时， 通过使用线程上下文来加载类, 应该是一个很好的选择。
当然, 好东西都有利弊. 使用线程上下文加载类, 也要注意, 保证多根需要通信的线程间的类加载器应该是同一个,
防止因为不同的类加载器, 导致类型转换异常(ClassCastException)。
为什么要使用这种双亲委托模式呢？
- 因为这样可以避免重复加载，当父亲已经加载了该类的时候，就没有必要子ClassLoader再加载一次。
- 考虑到安全因素，我们试想一下，如果不使用这种委托模式，那我们就可以随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义类型，这样会存在非常大的安全隐患，而双亲委托的方式，就可以避免这种情况，因为String已经在启动时被加载，所以用户自定义类是无法加载一个自定义的ClassLoader。
java动态载入class的两种方式：
- implicit隐式,即利用实例化才载入的特性来动态载入class
- explicit显式方式,又分两种方式:
- java.lang.Class的forName()方法
- java.lang.ClassLoader的loadClass()方法
用Class.forName加载类
Class.forName使用的是被调用者的类加载器来加载类的。
这种特性, 证明了java类加载器中的名称空间是唯一的, 不会相互干扰。
即在一般情况下, 保证同一个类中所关联的其他类都是由当前类的类加载器所加载的。
- public static Class forName(String className)
- throws ClassNotFoundException {
- return forName0(className, true , ClassLoader.getCallerClassLoader());
- }
- /** Called after security checks have been made. */
- private static native Class forName0(String name, boolean initialize,
- ClassLoader loader)
- throws ClassNotFoundException;
上面中 ClassLoader.getCallerClassLoader 就是得到调用当前forName方法的类的类加载器
static块在什么时候执行?
- 当调用forName(String)载入class时执行,如果调用ClassLoader.loadClass并不会执行.forName(String,false,ClassLoader)时也不会执行.
- 如果载入Class时没有执行static块则在第一次实例化时执行.比如new ,Class.newInstance()操作
- static块仅执行一次
各个java类由哪些classLoader加载?
- java类可以通过实例.getClass.getClassLoader()得知
- 接口由AppClassLoader(System ClassLoader,可以由ClassLoader.getSystemClassLoader()获得实例)载入
- ClassLoader类由bootstrap loader载入
NoClassDefFoundError和ClassNotFoundException
- NoClassDefFoundError:当java源文件已编译成.class文件,但是ClassLoader在运行期间在其搜寻路径load某个类时,没有找到.class文件则报这个错
- ClassNotFoundException:试图通过一个String变量来创建一个Class类时不成功则抛出这个异常
类加载机制
参考：
原创文章，作者：Maggie-Hunter，如若转载，请注明出处：https://blog.ytso.com/13799.html