顧名思義， ClassLoader就是類加載器， 而類加載是java程序運(yùn)行的第一步， 如果沒有類加載器來加載類，那么再牛逼的java程序也運(yùn)行不了， 可見類加載器的重要性。理解類加載器的加載機(jī)制， 可以很好的幫助我們理解java類的執(zhí)行過程， 深入理解java的原理， 幫助我們寫出更有效、更高效、更牛逼的程序。
java的類加載器采用向上委托機(jī)制，需要加載一個(gè)類的時(shí)候，它的過程如下：
1. 先提交給父加載器去尋找這個(gè)類，父加載器再交給它的父加載器， 一直到最頂層的加載器BootstrapClassloader。
2. 如果BootstrapClassloader加載器找到， 那么就直接將加載后的代碼交給發(fā)起加載過程的加載器去調(diào)用， 如果沒找到，就交給BootstrapClassloader他的子加載器，也就是ExtClassloader去加載。
3. ExtClassloader如果加載成功， 就把加載后的代碼交給發(fā)起加載過程的加載器去調(diào)用， 如果沒找到，就交給ExtClassloader他的子加載器，也就是AppClassloader去加載。
4. AppClassloader重復(fù)BootstrapClassloader、ExtClassloader類似的過程， 直到加載類成功， 或者找不到目標(biāo)類， 拋出ClassNotFoundException。
整個(gè)過程如下圖所示：
其中BootstrapClassloader是JVM提供的初始化類加載器， 它是所有類加載器的根， 隨著jvm啟動(dòng)而啟動(dòng)。
如上圖中， 我們看到每個(gè)加載器加載類的目錄都是指定好的， 這個(gè)指定好的目錄是怎么來的呢？ 這里提供一段代碼， 大家可以看輸出結(jié)果和上圖中的比較。
@SuppressWarnings("restriction") public static void showClassLoaderPath() { System.out.println("BootstrapClassLoader: "); URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs(); for(URL url : urls){ System.out.println(url.getPath()); } System.out.println("BootstrapClassloader的加載目錄： " + System.getProperty("sun.boot.class.path")); System.out.println("----------------------------"); URLClassLoader extClassLoader = (URLClassLoader)ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent(); System.out.println(extClassLoader.getClass().getName() + ": "); urls = extClassLoader.getURLs(); for(URL url : urls) { System.out.println(url); } System.out.println("ExtClassloader的加載目錄： " + System.getProperty("java.ext.dirs")); System.out.println("----------------------------"); URLClassLoader appClassLoader = (URLClassLoader)ClassLoader.getSystemClassLoader(); System.out.println(appClassLoader.getClass().getName() + ": "); urls = appClassLoader.getURLs(); for(URL url : urls) { System.out.println(url); } System.out.println("AppClassloader的加載目錄： " + System.getProperty("java.class.path")); }輸出結(jié)果如下：
BootstrapClassLoader: /D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/resources.jar/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/rt.jar/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/sunrsasign.jar/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/jsse.jar/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/jce.jar/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/charsets.jar/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/classesBootstrapClassloader的加載目錄： D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\lib\resources.jar;D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\lib\rt.jar;D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\lib\sunrsasign.jar;D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\lib\jsse.jar;D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\lib\jce.jar;D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\lib\charsets.jar;D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\classes----------------------------sun.misc.Launcher$ExtClassLoader: file:/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/ext/dnsns.jarfile:/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/ext/localedata.jarfile:/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/ext/sunjce_provider.jarfile:/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/ext/sunmscapi.jarfile:/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/ext/sunpkcs11.jarExtClassloader的加載目錄： D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\lib\ext;C:\WINDOWS\Sun\Java\lib\ext----------------------------sun.misc.Launcher$AppClassLoader: file:/D:/workspace/98_myproject/jtest/target/classes/file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/aopalliance/aopalliance/1.0/aopalliance-1.0.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/ch/qos/logback/logback-classic/1.1.2/logback-classic-1.1.2.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/slf4j/slf4j-api/1.7.6/slf4j-api-1.7.6.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/ch/qos/logback/logback-core/1.1.2/logback-core-1.1.2.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/commons-codec/commons-codec/1.9/commons-codec-1.9.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/commons-lang/commons-lang/2.6/commons-lang-2.6.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/commons-logging/commons-logging/1.1.3/commons-logging-1.1.3.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/commons-configuration/commons-configuration/1.10/commons-configuration-1.10.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/apache/httpcomponents/fluent-hc/4.3.3/fluent-hc-4.3.3.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/apache/httpcomponents/httpclient/4.3.3/httpclient-4.3.3.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/apache/httpcomponents/httpcore/4.3.2/httpcore-4.3.2.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/apache/httpcomponents/httpclient-cache/4.3.3/httpclient-cache-4.3.3.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/apache/httpcomponents/httpmime/4.3.3/httpmime-4.3.3.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/quartz-scheduler/quartz/2.2.1/quartz-2.2.1.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/postgresql/postgresql/9.1-901-1.jdbc4/postgresql-9.1-901-1.jdbc4.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/commons-dbutils/commons-dbutils/1.5/commons-dbutils-1.5.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/c3p0/c3p0/0.9.1.2/c3p0-0.9.1.2.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/junit/junit/4.12-beta-2/junit-4.12-beta-2.jarfile:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/hamcrest/hamcrest-core/1.3/hamcrest-core-1.3.jarAppClassloader的加載目錄： D:\workspace\98_myproject\jtest\target\classes;C:\Users\lenovo\.m2\repository\aopalliance\aopalliance\1.0\aopalliance-1.0.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\ch\qos\logback\logback-classic\1.1.2\logback-classic-1.1.2.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\slf4j\slf4j-api\1.7.6\slf4j-api-1.7.6.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\ch\qos\logback\logback-core\1.1.2\logback-core-1.1.2.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\commons-codec\commons-codec\1.9\commons-codec-1.9.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\commons-lang\commons-lang\2.6\commons-lang-2.6.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\commons-logging\commons-logging\1.1.3\commons-logging-1.1.3.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\commons-configuration\commons-configuration\1.10\commons-configuration-1.10.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\apache\httpcomponents\fluent-hc\4.3.3\fluent-hc-4.3.3.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\apache\httpcomponents\httpclient\4.3.3\httpclient-4.3.3.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\apache\httpcomponents\httpcore\4.3.2\httpcore-4.3.2.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\apache\httpcomponents\httpclient-cache\4.3.3\httpclient-cache-4.3.3.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\apache\httpcomponents\httpmime\4.3.3\httpmime-4.3.3.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\quartz-scheduler\quartz\2.2.1\quartz-2.2.1.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\postgresql\postgresql\9.1-901-1.jdbc4\postgresql-9.1-901-1.jdbc4.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\commons-dbutils\commons-dbutils\1.5\commons-dbutils-1.5.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\c3p0\c3p0\0.9.1.2\c3p0-0.9.1.2.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\junit\junit\4.12-beta-2\junit-4.12-beta-2.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\hamcrest\hamcrest-core\1.3\hamcrest-core-1.3.jar可以看到和圖中所示的各個(gè)類加載器加載范圍是一致的， 同時(shí)我們也可以看到， jvm提供的加載器所加載的目錄所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)屬性值。
那么問題來了。 假如我們的項(xiàng)目有個(gè)依賴包A被放到了jre/lib/ext目錄下， 而這個(gè)依賴包依賴的另一個(gè)依賴包B放在項(xiàng)目目錄， 這個(gè)時(shí)候我們可以加在成功嗎？
答案是不可以的。
因?yàn)閖ava的類加載機(jī)制是向上委托， 而不是向下委托， 也就是說ExtClassloader可以調(diào)用BootstrapClassLoader加載的類， AppClassLoader可以調(diào)用ExtClassloader和BootstrapClassLoader加載的類， 而這個(gè)過程反過來是不行的。
在我們的這個(gè)問題中， 依賴包A被ExtClassloader加載， B被AppClassloader加載， 這個(gè)時(shí)候A要引用B包中的類， 按照我們上面講的機(jī)制是不可以的。 當(dāng)然它并不是絕對(duì)的， java提供了一種繞開上述機(jī)制的方法， 下面我們會(huì)講到。
那么怎么可以突破向上委托這種機(jī)制呢？
JDK 1.2提供了一個(gè)叫線程上下文類加載器， 對(duì)應(yīng)代碼就是java.lang.Thread中的方法getContextClassLoader()和setContextClassLoader(ClassLoader cl)用來獲取和設(shè)置線程的上下文類加載器。如果沒有通過setContextClassLoader(ClassLoader cl)方法進(jìn)行設(shè)置的話，線程將繼承其父線程的上下文類加載器。Java 應(yīng)用運(yùn)行的初始線程的上下文類加載器是系統(tǒng)類加載器。
那么什么情況下以上類加載機(jī)制會(huì)失效呢？
Java 提供了很多服務(wù)提供者接口（Service Provider Interface，SPI），允許第三方為這些接口提供實(shí)現(xiàn)。 常見的 SPI 有 JDBC、JCE、JNDI、JAXP 和 JBI 等。這些 SPI 的接口由 Java 核心庫來提供，如 JAXP 的 SPI 接口定義包含在 javax.xml.parsers包中。這些 SPI 的實(shí)現(xiàn)代碼很可能是作為 Java 應(yīng)用所依賴的 jar 包被包含進(jìn)來，可以通過類路徑（CLASSPATH）來找到，如實(shí)現(xiàn)了 JAXP SPI 的 Apache Xerces所包含的 jar 包。SPI 接口中的代碼經(jīng)常需要加載具體的實(shí)現(xiàn)類。如 JAXP 中的 javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory類中的 newInstance()方法用來生成一個(gè)新的 DocumentBuilderFactory的實(shí)例。這里的實(shí)例的真正的類是繼承自 javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory，由 SPI 的實(shí)現(xiàn)所提供的。如在 Apache Xerces 中，實(shí)現(xiàn)的類是 org.apache.xerces.jaxp.DocumentBuilderFactoryImpl。而問題在于，SPI 的接口是 Java 核心庫的一部分，是由引導(dǎo)類加載器來加載的；SPI 實(shí)現(xiàn)的 Java 類一般是由系統(tǒng)類加載器來加載的。引導(dǎo)類加載器是無法找到 SPI 的實(shí)現(xiàn)類的，因?yàn)樗患虞d Java 的核心庫。它也不能代理給系統(tǒng)類加載器，因?yàn)樗窍到y(tǒng)類加載器的祖先類加載器。也就是說，類加載器的代理模式無法解決這個(gè)問題。 引用自： http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/線程上下文類加載器正好解決了這個(gè)問題。如果不做任何的設(shè)置，Java 應(yīng)用的線程的上下文類加載器默認(rèn)就是系統(tǒng)上下文類加載器。在 SPI 接口的代碼中使用線程上下文類加載器，就可以成功的加載到 SPI 實(shí)現(xiàn)的類。線程上下文類加載器在很多 SPI 的實(shí)現(xiàn)中都會(huì)用到。
自定義類加載器
大多數(shù)情況下jdk提供的類加載器已經(jīng)足夠我們使用， 但是在某些特殊情況下， 需要我們編寫自定義的類加載器來實(shí)現(xiàn)特定功能， 如OSGI框架。如我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上傳輸類文件的時(shí)候?qū)Ψ郊用芰耍?我們就要編寫對(duì)應(yīng)解密的類加載器來加載對(duì)方發(fā)過來的類。
自定義類加載器主要需要注意的就是繼承ClassLoader， 并實(shí)現(xiàn)其中的findClass方法， 如下：
public class MyClassLoader extends ClassLoader{ @Override protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {}}public class FileSystemClassLoader extends ClassLoader { private String rootDir; public FileSystemClassLoader(String rootDir) { this.rootDir = rootDir; } 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 = classNameToPath(className); 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; } private String classNameToPath(String className) { return rootDir + File.separatorChar + className.replace('.', File.separatorChar) + ".class"; } }聯(lián)系客服
