ClassLoader类加载机制

ClassLoader

作用

ClassLoader是用来动态加载class文件到内存中。

JAVA默认提供三个classLoader

BootStrap ClassLoader:启动类加载器，负责加载JDK中的核心类库。
Extension ClassLoader:扩展类加载器，负责加载JAVA的扩展类库。
App ClassLoader: 系统类加载器，加载应用程序classpath目录下的所有jar和class文件。
自定义类加载器

ClassLoader类加载的原理

ClassLoader使用双亲委托来搜索类，每一个ClassLoader实例都有一个父类加载器的引用。

当一个ClassLoader实例需要加载某个类时，会在亲自搜索这个类之前，先把任务委托给父类加载器，这个过程时由上至下的。

首先由最顶层的类加载器BootStrap ClassLoader试图加载，如果没有加载到，则把任务转交给Extension ClassLoader加载。

如果也没加载到，则转交给App ClassLoader进行加载。

如果也没加载到，则返回给委托的发起者，由它到指定的文件系统或者网络等URL中加载该类。

如果都没有加载到这个类，就抛出ClassNotFoundException异常。

否则将这个找到的类生成一个类的定义，并将它加载到内存中，最后返回这个类在内存中的Class实例对象。

使用原因

可以避免重复加载，因为当父类加载了该类的时候，子ClassLoader就没有必要重新加载一次。

如果不使用这种委托模式，当用户可以使用自定义String来动态替换java核心api中定义的类型。

而双亲委托的方式可以避免这种情况，因为String在启动时已经被BootStrap ClassLoader加载，用户自定义的ClassLoader永远无法加载一个自己写的String，除非改变JDK中ClassLoader搜索类的默认算法。

JVM在搜索类的时候是如何判断两个Class是相同的？

不仅需要判断两个类的类名是否相同，而且要判断是否由同一个类加载器实例加载。只有同时满足两种情况，JVM才认为两个Class是相同的。

就算两个class是同一份class字节码，如果被两个不同的ClassLoader实例加载，JVM也会认为是两个不同的class。

ClassLoader的体系架构

classloader structure

定义自己的ClassLoader

JAVA提供了默认的ClassLoader，为什么要定义自己的类加载器？

因为JAVA提供的默认ClassLoader只加载指定目录下的jar和Class，如果想加载其他位置的类或jar时，就需要定义自己的ClassLoader。目前的web服务器中都定义了自己的类加载器，用于加载web应用制定目录下的类库(jar或class)，入weblogic、Jboss、tomcat等。

例子：

1、新建一个web工程httpweb

2、新建一个ClassLoaderServletTest，用于打印web容器中的ClassLoader层次结构

import java.io.IOException;  
import java.io.PrintWriter;  

import javax.servlet.ServletException;  
import javax.servlet.http.HttpServlet;  
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;  
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;  
   
public class ClassLoaderServletTest extends HttpServlet {  
   
     public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)  
     throws ServletException, IOException {  
 
         response.setContentType("text/html");  
         PrintWriter out = response.getWriter();  
         ClassLoader loader = this.getClass().getClassLoader();  
         while(loader != null) {  
             out.write(loader.getClass().getName()+"<br/>");  
             loader = loader.getParent();  
         }  
         out.write(String.valueOf(loader));  
         out.flush();  
         out.close();  
     }  
       
     public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)  
             throws ServletException, IOException {  
         this.doGet(request, response);  
     }  
   
 }

3、配置Servlet，并启动服务

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>  
<web-app version="2.4"   
     xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee"   
     xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"   
     xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee   
     http://java.sun.com/xml/ns/j2ee/web-app_2_4.xsd">  
   <servlet>  
     <servlet-name>ClassLoaderServletTest</servlet-name>  
     <servlet-class>ClassLoaderServletTest</servlet-class>  
   </servlet>  
   
   <servlet-mapping>  
     <servlet-name>ClassLoaderServletTest</servlet-name>  
     <url-pattern>/servlet/ClassLoaderServletTest</url-pattern>  
   </servlet-mapping>  
   <welcome-file-list>  
     <welcome-file>index.jsp</welcome-file>  
   </welcome-file-list>  
</web-app>

4、访问Servlet，获得显示结果

tomcat-classLoader

定义自己的类加载器分为两步：

继承java.lang.ClassLoader
重写父类的findClass方法

当JDK中的loadClass方法搜索不到类时，loadClass方法就会调用findClass方法搜索类，所以只需要重写该方法即可。