一、背景
1.ClassLoader翻译过来就是类加载器，普通的java开发者其实用到的不多，但对于某些框架开发者来说却非常常见。
2.理解ClassLoader的加载机制，也有利于我们编写出更高效的代码。ClassLoader的具体作用就是将class文件加载到jvm虚拟机中去，程序就可以正确运行了。
3.但是，jvm启动的时候，并不会一次性加载所有的class文件，而是根据需要去动态加载。想想也是的，一次性加载那么多jar包那么多class，那内存不崩溃。本文的目的也是学习ClassLoader这种加载机制。
二、概念
1.先来看下java程序是怎么工作的，我们都知道Java是跨平台的，是因为不同平台下的JVM能将字节码文件解释为本地机器指令，JVM是怎么加载字节码文件的？答案就是ClassLoader，接下来我们来画个图来看下关系。
三、代码
1.获取类加载器的代码测试
public class ClassLoaderDemo1 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(String.class.getClassLoader());
//获取加载到JVM的类加载器的方法
ClassLoader classLoader = ClassLoaderDemo1.class.getClassLoader();
while (classLoader != null){
System.out.println(classLoader);
//得到当前加载器的父类加载器
classLoader = classLoader.getParent();
}
}
}2.结果
null
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@4f023edb3.分析
3.1.要理解这个输出，我们就得说一下双亲委派模式，如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行，如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式，即每个儿子都很懒，每次有活就丢给父亲去干，直到父亲说这件事我也干不了时，儿子自己想办法去完成。双亲委派模式中的父子关系并非通常所说的类继承关系，而是采用组合关系来复用父类加载器的相关代码。
3.2.采用双亲委派模式的是好处是Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系，通过这种层级关可以避免类的重复加载，当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次。其次是考虑到安全因素，java核心api中定义类型不会被随意替换，假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类，通过双亲委托模式传递到启动类加载器，而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer，而直接返回已加载过的Integer.class，这样便可以防止核心API库被随意篡改。检查和加载过程以及系统提供的ClassLoader的作用如下图。如果在你项目中建一个java.lang.String的类，那系统中用的String类是你定义的String类，还是原生api中的String类，用双亲加载来解释就很容易理解用的是原生api中的String类
类加载器的关系如下：
-
启动类加载器，由C++实现，没有父类。
-
拓展类加载器(ExtClassLoader)，由Java语言实现，父类加载器为null。
-
系统类加载器(AppClassLoader)，由Java语言实现，父类加载器为ExtClassLoader系统类加载器(AppClassLoader)。
-
自定义类加载器，父类加载器肯定为AppClassLoader。自定义类加载器，父类加载器肯定为AppClassLoader。
四、源码分析
1.一般只需要理解ClassLoader 这3个方法即可
loaderClass：实现双亲委派
findClass：用来复写加载
defineClass：本地方法，最终加载类只能通过defineClass
2.源码
2.1.源码在jdk的java.lang
// 从这方法开始加载
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
return loadClass(name, false);
}2.2.源码
// 实现双亲委派
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
// 先从缓存查找该class对象，找到就不用重新加载
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {
// 如果加载不到，委托父类去加载
// 这里体现了自底向上检查类是否已经加载
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
// 如果没有父类，委托启动加载器去加载
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// 这里体现了自顶向下尝试加载类，当父类加载加载不到时
// 会抛出ClassNotFoundException
// from the non-null parent class loader
}
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
// 如果都没有找到，通过自己的实现的findClass去加载
// findClass方法没有找到会抛出ClassNotFoundException
c = findClass(name);
// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
// 是否需要在加载时进行解析
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}2.3.源码
// 复写加载
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
throw new ClassNotFoundException(name);
}复写加载，如果都加载不了。这个时候我们得通过自己的实现的findClass去加载。接下来我们来讲下自定义加载器。
五、自定义加载器
1.为什么要编写自己的类加载器？
1.1.当class文件不在ClassPath路径下，默认系统类加载器无法找到该class文件，在这种情况下我们需要实现一个自定义的ClassLoader来加载特定路径下的class文件生成class对象。
1.2.当一个class文件是通过网络传输并且可能会进行相应的加密操作时，需要先对class文件进行相应的解密后再加载到JVM内存中，这种情况下也需要编写自定义的ClassLoader并实现相应的逻辑。当一个class文件是通过网络传输并且可能会进行相应的加密操作时，需要先对class文件进行相应的解密后再加载到JVM内存中，这种情况下也需要编写自定义的ClassLoader并实现相应的逻辑。
1.3.当需要实现热部署功能时(一个class文件通过不同的类加载器产生不同class对象从而实现热部署功能)，需要实现自定义ClassLoader的逻辑。当需要实现热部署功能时(一个class文件通过不同的类加载器产生不同class对象从而实现热部署功能)，需要实现自定义ClassLoader的逻辑。
六、代码例子
1.当继承ClassLoader时，只要重写findClass方法即可，还可以继承URLClassLoader，代码更简洁，这里不再赘述，下面写一个从指定文件中加载class文件的FileClassLoader。
public class DemoObj {
public String toString(){
return " I am DemoObj";
}
}2.编译出来的DemoObj.class文件
package com.tydic.encryptiondemo.controller;
public class DemoObj {
public DemoObj() {
}
public String toString() {
return " I am DemoObj";
}
}3.把DemoObj.class文件放到指定目录，然后由FileClassLoader去加载。
public class FileClassLoader extends ClassLoader {
// class文件的目录
private String rootDir;
public FileClassLoader(String rootDir) {
this.rootDir = rootDir;
}
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
byte[] classData = getClassData(name);
if (classData == null) {
throw new ClassNotFoundException();
} else {
return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
}
}
private byte[] getClassData(String className) {
String path = rootDir +"/" + className.replace('.', '/') + ".class";
try {
InputStream ins = new FileInputStream(path);
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
int bufferSize = 4096;
byte[] buffer = new byte[bufferSize];
int bytesNumRead = 0;
while ((bytesNumRead = ins.read(buffer)) != -1) {
baos.write(buffer, 0, bytesNumRead);
}
return baos.toByteArray();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
public static void main(String[] args) {
String rootDir = "E:\\lib\\com\\test";
FileClassLoader loader = new FileClassLoader(rootDir);
try {
// 传入class文件的全限定名
Class<?> clazz = loader.loadClass("com.example.classloader.st.DemoObj");
System.out.println(clazz.getClassLoader());
// I am DemoObj
System.out.println(clazz.newInstance().toString());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
4.结果
com.example.classloader.st.FileClassLoader@5674cd4d
I am DemoObj七、结束
1.这样就算讲完啦！！！晚安！
