JVM类加载机制详解

一、先看看编写出的代码的执行过程：

二、研究类加载机制的意义

从上图可以看出，类加载是Java程序运行的第一步，研究类的加载有助于了解JVM执行过程，并指导开发者采取更有效的措施配合程序执行。

研究类加载机制的第二个目的是让程序能动态的控制类加载，比如热部署等，提高程序的灵活性和适应性。

三、类加载的一般过程

原理：双亲委托模式

1、寻找jre目录，寻找jvm.dll，并初始化JVM；

2、产生一个Bootstrap Loader（启动类加载器）；

3、Bootstrap Loader自动加载Extended Loader（标准扩展类加载器），并将其父Loader设为Bootstrap Loader。

4、Bootstrap Loader自动加载AppClass Loader（系统类加载器），并将其父Loader设为Extended Loader。

5、最后由AppClass Loader加载HelloWorld类。

四、类加载器的特点

1、运行一个程序时，总是由AppClass Loader（系统类加载器）开始加载指定的类。

2、在加载类时，每个类加载器会将加载任务上交给其父，如果其父找不到，再由自己去加载。

3、Bootstrap Loader（启动类加载器）是最顶级的类加载器了，其父加载器为null.

五、类加载器的获取

很容易，看下面例子

public class HelloWorld { 
   public static void main(String[] args) { 
     HelloWorld hello = new HelloWorld(); 
     Class c = hello.getClass(); 
     ClassLoader loader = c.getClassLoader(); 
     System.out.println(loader); 
     System.out.println(loader.getParent()); 
     System.out.println(loader.getParent().getParent()); 
   } 
}

打印结果：

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f 
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@addbf1 
null 

从上面的结果可以看出，并没有获取到ExtClassLoader的父Loader，原因是Bootstrap Loader（启动类加载器）是用C语言实现的，找不到一个确定的返回父Loader的方式，于是就返回null。 

六、类的加载

类加载有三种方式：

1、命令行启动应用时候由JVM初始化加载

2、通过Class.forName()方法动态加载

3、通过ClassLoader.loadClass()方法动态加载

三种方式区别比较大，看个例子就明白了：

package zhongqiu.common.base;
public class ClassLoadDemo {
 static {
 System.out.println("ClassLoadDemo静态初始化块执行了！");
 }
 public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
 ClassLoader loader2 = ClassLoadDemo.class.getClassLoader();
 System.out.println(loader2);
 // 使用ClassLoader.loadClass()来加载类，不会执行初始化块
 // loader2.loadClass("zhongqiu.test.Test");
 // 使用Class.forName()来加载类，默认会执行初始化块
 // Class.forName("zhongqiu.test.Test");
 // 使用Class.forName()来加载类，并指定ClassLoader，初始化时不执行静态块
 Class.forName("zhongqiu.test.Test", false, loader2);
 }
}

七、自定义ClassLoader

package zhongqiu.common.base.classload; 
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;
public class MyClassLoader {
 @SuppressWarnings("resource")
 public static void main(String[] args)
  throws MalformedURLException, ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
 URL url = new URL("file:/D:/javaworkspace/JavaCommon/src/");
 ClassLoader myloader = new URLClassLoader(new URL[] { url });
 Class c = myloader.loadClass("zhongqiu.common.base.classload.Test");
 Test t3 = (Test) c.newInstance();
 }
}

在Java.lang包里有个ClassLoader类，ClassLoader 的基本目标是对类的请求提供服务，按需动态装载类和资源，只有当一个类要使用(使用new 关键字来实例化一个类)的时候，类加载器才会加载这个类并初始化。一个Java应用程序可以使用不同类型的类加载器。例如Web Application Server中，Servlet的加载使用开发商自定义的类加载器， java.lang.String在使用JVM系统加载器,Bootstrap Class Loader，开发商定义的其他类则由AppClassLoader加载。在JVM里由类名和类加载器区别不同的Java类型。因此，JVM允许我们使用不同的加载器加载相同namespace的java类，而实际上这些相同namespace的java类可以是完全不同的类。这种机制可以保证JDK自带的java.lang.String是唯一的。

八、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。

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