Java中ClassLoader类加载学习总结
投稿：laozhang
双亲委派模型
类加载这个概念应该算是Java语言的一种创新，目的是为了将类的加载过程与虚拟机解耦，达到”通过类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流“的目的。实现这个功能的代码模块就是类加载器。类加载器的基本模型就是大名鼎鼎的双亲委派模型(Parents Delegation Model)。听上去很牛掰，其实逻辑很简单，在需要加载一个类的时候，我们首先判断该类是否已被加载，如果没有就判断是否已被父加载器加载，如果还没有再调用自己的findClass方法尝试加载。基本的模型就是这样(盗图侵删)：
实现起来也很简单，重点就是ClassLoader类的loadClass方法，源码如下：
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// 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();
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();
}
}
if (resolve) {
Class(c);
}
return c;
}
}
突然感觉被逗了，怎么默认直接就抛了异常呢？其实是因为ClassLoader这个类是一个抽象类，实际在使用时候会写个子类，这个方法会按照需要被重写，来完成业务需要的加载过程。
自定义ClassLoader
在自定义ClassLoader的子类时候，我们常见的会有两种做法，一种是重写loadClass方法，另一种是重写findClass方法。其实这两种方法本质上差不多，毕竟loadClass也会调用findClass，但是从逻辑上讲我们最好不要直接修改loadClass的内部逻辑。
个人认为比较好的做法其实是只在findClass里重写自定义类的加载方法。
为啥说这种比较好呢，因为前面我也说道，loadClass这个方法是实现双亲委托模型逻辑的地方，擅自修改这个方法会导致模型被破坏，容易造成问题。因此我们最好是在双亲委托模型框架内进行小范围的改动，不破坏原有的稳定结构。同时，也避免了自己重写loadClass方法的过程中必须写双亲委托的重复代码，从代码的复用性来看，不直接修改这个方法始终是比较好的选择。
当然，如果是刻意要破坏双亲委托模型就另说。
破坏双亲委托模型
为什么要破坏双亲委托模型呢？
其实在某些情况下，我们可能需要加载两个不同的类，但是不巧的是这两个类的名字完全一样，这时候双亲委托模型就无法满足我们的要求了，我们就要重写loadClass方法破坏双亲委托模型，让同一个类名加载多次。当然，这里说的破坏只是局部意义上的破坏。
但是类名相同了，jvm怎么区别这两个类呢？显然，这并不会造成什么世界观的崩塌，其实类在jvm里并不仅是通过类名来限定的，他还属于加载他的ClassLoader。由不同ClassLoader加载的类其实是互不影响的。
做一个实验。
我们先写两个类:
package com.mythsman.test;
public class Hello {
public void say() {
System.out.println("This is from Hello v1");
}
}
package com.mythsman.test;
public class Hello {
public void say() {
System.out.println("This is from Hello v2");
}
}
两个类名字一样，唯一的区别是方法的实现不一样。我们先分别编译，然后把生成的class文件重命名为Hello.class.1和Hello.class.2。
我们的目的是希望能在测试类里分别创建这两个类的实例。
接着我们新建一个测试类com.mythsman.test.Main，在主函数里创建两个自定义的ClassLoader：
ClassLoader classLoader1=new ClassLoader() {
@Override
public Class<?> loadClass(String s) throws ClassNotFoundException {
try {
if (s.equals("com.mythsman.test.Hello")) {
byte[] classBytes = Files.readAllBytes(Paths.get("/home/myths/Desktop/test/Hello.class.1"));
return defineClass(s, classBytes, 0, classBytes.length);
}else{
return super.loadClass(s);
}
}catch (IOException e) {
throw new ClassNotFoundException(s);
}
}
};
ClassLoader classLoader2=new ClassLoader() {
@Override
public Class<?> loadClass(String s) throws ClassNotFoundException {
try {
if (s.equals("com.mythsman.test.Hello")) {
byte[] classBytes = Files.readAllBytes(Paths.get("/home/myths/Desktop/test/Hello.class.2"));
return defineClass(s, classBytes, 0, classBytes.length);
}else{
return super.loadClass(s);
}
}catch (IOException e) {
throw new ClassNotFoundException(s);
}
}
};
这两个ClassLoader的用途就是分别关联Hello类的两种不同字节码，我们需要读取字节码文件并通过defineClass方法加载成class。注意我们重载的是loadClass方法，如果是重载findClass方法那么由于loadClass方法的双亲委托处理机制，第二个ClassLoader的findClass方法其实并不会被调用。
那我们怎么生成实例呢？显然我们不能直接用类名来引用(名称冲突)，那就只能用反射了：
Object helloV1=classLoader1.loadClass("com.mythsman.test.Hello").newInstance();
Object helloV2=classLoader2.loadClass("com.mythsman.test.Hello").newInstance();
helloV1.getClass().getMethod("say").invoke(helloV1);
helloV2.getClass().getMethod("say").invoke(helloV2);
输出：
This is from Hello v1 This is from Hello v2
OK，这样就算是完成了两次加载，但是还有几个注意点需要关注下。
两个类的关系是什么
显然这两个类并不是同一个类，但是他们的名字一样，那么类似isinstance of之类的操作符结果是什么样的呢：
System.out.println("class:"+helloV1.getClass());
System.out.println("class:"+helloV2.getClass());
System.out.println("hashCode:"+helloV1.getClass().hashCode());
System.out.println("hashCode:"+helloV2.getClass().hashCode());
System.out.println("classLoader:"+helloV1.getClass().getClassLoader());
System.out.println("classLoader:"+helloV2.getClass().getClassLoader());
输出：
class:class com.mythsman.test.Hello class:class com.mythsman.test.Hello hashCode:1581781576 hashCode:1725154839 classLoader:com.mythsman.test.Main$1@5e2de80c classLoader:com.mythsman.test.Main$2@266474c2
他们的类名的确是一样的，但是类的hashcode不一样，也就意味着这两个本质不是一个类，而且他们的类加载器也不同(其实就是Main的两个内部类)。
这两个类加载器跟系统的三层类加载器是什么关系
以第一个自定义的类加载器为例：
System.out.println(classLoader1.getParent().getParent().getParent()); System.out.println(classLoader1.getParent().getParent()); System.out.println(classLoader1.getParent()); System.out.println(classLoader1 ); System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader());
输出：
null sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@60e53b93 sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2 com.mythsman.test.Main$1@5e2de80c sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
当然，这里说的父子关系并不是继承关系，而是组合关系，子ClassLoader保存了父ClassLoader的一个引用(parent)。