Java类加载器（ClassLoader）知识点总结

概述

本文档是对Java类加载器（ClassLoader）相关视频的知识点总结，重点介绍Java类加载机制、双亲委派模型以及使用Arthas工具分析类加载问题的方法。

类加载器基础知识

什么是类加载器（ClassLoader）

类加载器负责将Class文件（字节码）加载到内存中，转为JVM能够识别的Class对象。Java程序运行时，并不是一次性将所有类加载到内存，而是按需加载。

Java默认提供的三种类加载器

1. Bootstrap ClassLoader（启动类加载器）

   • 负责加载JDK核心类库，如java.lang.*, java.util.*等rt.jar中的类
   • 由C/C++实现，在Java中无法直接引用，表现为null
   • 代码示例见BootstrapClassLoaderDemo.java

2. Extension ClassLoader（扩展类加载器）

   • 负责加载JDK扩展目录（$JAVA_HOME/jre/lib/ext）中的类库
   • 代码示例见ExtClassLoaderDemo.java

3. Application ClassLoader（应用程序类加载器）

   • 负责加载classpath路径下的类库，包括用户自定义类和Maven依赖
   • 也称为System ClassLoader（系统类加载器）
   • 代码示例见AppClassLoaderDemo.java

双亲委派模型（Parents Delegation Model）

基本原理

当一个类加载器收到类加载请求时，它首先不会自己尝试加载这个类，而是委派给父类加载器去完成。只有当父类加载器无法找到这个类时（在其搜索范围内找不到该类），子类加载器才会尝试自己加载。

委派流程

1. AppClassLoader收到加载请求
2. 将请求委派给ExtClassLoader
3. ExtClassLoader将请求委派给BootstrapClassLoader
4. BootstrapClassLoader尝试加载，如果找不到类
5. 则ExtClassLoader尝试加载，如果找不到类
6. 最后由AppClassLoader尝试加载

双亲委派的优点

1. 安全性：防止核心API被篡改，例如无法自定义java.lang.String类
2. 避免重复加载：父加载器已加载的类，子加载器不会再次加载

使用Arthas工具分析类加载问题

Arthas简介

Arthas是阿里巴巴开源的Java诊断工具，它可以帮助开发人员分析生产环境中的各种问题，包括类加载问题。

常用命令

1. sc命令：查看已加载的类信息

   sc -d 全类名  # 查看类的详细信息
   

2. classloader命令：查看类加载器

   classloader -t  # 查看类加载器层次关系
   classloader -l  # 列出所有类加载器
   

3. trace命令：跟踪方法调用

   trace 类名 方法名  # 跟踪方法执行过程
   

实际案例

项目中的AppClassLoaderDemo.java演示了如何查看不同类的类加载器：

• 自定义的Student类由AppClassLoader加载
• Maven依赖中的FileUtils类也由AppClassLoader加载

破坏双亲委派模型

在一些特殊场景下，需要自定义类加载器来破坏双亲委派模型：

1. SPI机制（Service Provider Interface）：如JDBC、日志框架等
2. 热部署/热加载：如在Tomcat中，不同应用使用各自的类加载器
3. OSGI：动态模块化系统，每个Bundle有自己的类加载器

总结

类加载器是Java虚拟机的重要组成部分，它将Java程序的字节码动态加载到内存中。理解类加载器的工作原理和双亲委派模型对于解决类加载相关问题、防止类加载安全漏洞具有重要意义。通过Arthas等工具，我们可以更便捷地分析和解决类加载问题。

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