上一篇，我們?cè)敿?xì)講解了java類的加載機(jī)制，本篇我們繼續(xù)講解java類加載器的內(nèi)容。
本文學(xué)習(xí)目錄：
什么是類加載器？
類加載器的樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu)
類加載器的工作原理
雙親委派模型
類加載的過(guò)程
一、 什么是類加載器？
類加載器(class loader)用來(lái)加載 Java 類到 Java 虛擬機(jī)中。一般來(lái)說(shuō)，Java 類的虛擬機(jī)使用 Java 方式如下：Java 源程序(.java 文件)在經(jīng)過(guò) Java 編譯器編譯之后就被轉(zhuǎn)換成 Java 字節(jié)代碼(.class 文件)。類加載器負(fù)責(zé)讀取 Java 字節(jié)代碼，并轉(zhuǎn)換成 java.lang.Class類的一個(gè)實(shí)例。每個(gè)這樣的實(shí)例用來(lái)表示一個(gè) Java 類。通過(guò)此實(shí)例的 newInstance()方法就可以創(chuàng)建出該類的一個(gè)對(duì)象。實(shí)際的情況可能更加復(fù)雜，比如 Java 字節(jié)代碼可能是通過(guò)工具動(dòng)態(tài)生成的，也可能是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載的。
二、類加載器的樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu)
Java 中的類加載器大致可以分成兩類，一類是系統(tǒng)提供的，另外一類則是由 Java 應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員編寫(xiě)的。
類加載器的樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu)圖
1.引導(dǎo)類加載器(bootstrap class loader)：
它用來(lái)加載 Java 的核心庫(kù)(jre/lib/rt.jar)，是用原生C++代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并不繼承自java.lang.ClassLoader。加載擴(kuò)展類和應(yīng)用程序類加載器，并指定他們的父類加載器，在java中獲取不到。
2.擴(kuò)展類加載器(extensions class loader)：
它用來(lái)加載 Java 的擴(kuò)展庫(kù)(jre/ext/*.jar)。Java 虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)會(huì)提供一個(gè)擴(kuò)展庫(kù)目錄。該類加載器在此目錄里面查找并加載 Java 類。
3.系統(tǒng)類加載器(system class loader)：
它根據(jù) Java 應(yīng)用的類路徑(CLASSPATH)來(lái)加載 Java 類。一般來(lái)說(shuō)，Java 應(yīng)用的類都是由它來(lái)完成加載的?？梢酝ㄟ^(guò)
ClassLoader.getSystemClassLoader()來(lái)獲取它。
4.自定義類加載器(custom class loader)：
除了系統(tǒng)提供的類加載器以外，開(kāi)發(fā)人員可以通過(guò)繼承 java.lang.ClassLoader類的方式實(shí)現(xiàn)自己的類加載器，以滿足一些特殊的需求。
測(cè)試代碼案例：
輸出結(jié)果：
三、類加載器的工作機(jī)制
虛擬機(jī)把描述類的數(shù)據(jù)從Class文件加載到內(nèi)存，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、轉(zhuǎn)換解析和初始化，最終形成可以被虛擬機(jī)直接使用的Java類型，這就是虛擬機(jī)的類加載機(jī)制。
類加載器就是尋找類的字節(jié)碼文件并構(gòu)造出類在JVM內(nèi)部表示的對(duì)象組件。在java中，類加載器把一個(gè)類裝入JVM中，要經(jīng)過(guò)以下步驟：
1.裝載：查找和導(dǎo)入Class文件;
2.鏈接：執(zhí)行校驗(yàn)、準(zhǔn)備和解析步驟，其中解析步驟是可以選擇的;
（1）校驗(yàn)：檢查載入Class文件數(shù)據(jù)的正確性;
（2）準(zhǔn)備：給累的靜態(tài)變量分配存儲(chǔ)空間;
（3）解析：將符號(hào)引用轉(zhuǎn)成直接引用;
3.初始化：對(duì)類的靜態(tài)變量、靜態(tài)代碼塊執(zhí)行初始化工作。
類加載工作由ClassLoader及其子類負(fù)責(zé)，ClassLoader是一個(gè)重要的java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)組件，他負(fù)責(zé)在運(yùn)行時(shí)查找和裝入Class字節(jié)碼文件。JVM在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生三個(gè)ClassLoader：根裝載器、擴(kuò)展類加載器和應(yīng)用程序類加載器。其中根裝載器不是ClassLoader的子類，它是由C++語(yǔ)言編寫(xiě)，因此我們?cè)趈ava中看不到它。根裝載器負(fù)責(zé)裝載JRE的核心類庫(kù)，如JRE目標(biāo)下的大rt.jar、charsets.jar等。擴(kuò)展類加載器和應(yīng)用程序類加載器都是ClassLoader的子類，其中擴(kuò)展類加載器負(fù)責(zé)裝載JRE擴(kuò)展目錄ext中的JAR類包;應(yīng)用程序類加載器負(fù)責(zé)加載Classpath路徑下的類包。
四、雙親委派模型
雙親委派模型過(guò)程
某個(gè)特定的類加載器在接到加載類的請(qǐng)求時(shí)，首先將加載任務(wù)委托給父類加載器，依次遞歸，如果父類加載器可以完成類加載任務(wù)，就成功返回;只有父類加載器無(wú)法完成此加載任務(wù)時(shí)，才自己去加載。
使用雙親委派模型的好處在于Java類隨著它的類加載器一起具備了一種帶有優(yōu)先級(jí)的層次關(guān)系。例如類java.lang.Object，它存在在rt.jar中，無(wú)論哪一個(gè)類加載器要加載這個(gè)類，最終都是委派給處于模型最頂端的Bootstrap ClassLoader進(jìn)行加載，因此Object類在程序的各種類加載器環(huán)境中都是同一個(gè)類。相反，如果沒(méi)有雙親委派模型而是由各個(gè)類加載器自行加載的話，如果用戶編寫(xiě)了一個(gè)java.lang.Object的同名類并放在ClassPath中，那系統(tǒng)中將會(huì)出現(xiàn)多個(gè)不同的Object類，程序?qū)⒒靵y。因此，如果開(kāi)發(fā)者嘗試編寫(xiě)一個(gè)與rt.jar類庫(kù)中重名的Java類，可以正常編譯，但是永遠(yuǎn)無(wú)法被加載運(yùn)行。
雙親委派模型的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法中，先檢查是否已經(jīng)被加載過(guò)，若沒(méi)有加載則調(diào)用父類加載器的loadClass()方法，若父加載器為空則默認(rèn)使用啟動(dòng)類加載器作為父加載器。如果父加載失敗，則拋出ClassNotFoundException異常后，再調(diào)用自己的findClass()方法進(jìn)行加載。
五、類加載器的過(guò)程
首先我們先看一下類加載器過(guò)程圖，如下：
java類加載器過(guò)程圖
類加載器的過(guò)程包括了三個(gè)大步驟，他們分別是：
加載
1.加載指的是將類的class文件讀入到內(nèi)存，并為之創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class對(duì)象。
2.通過(guò)類的全限定名獲取此類的二進(jìn)制字節(jié)流。
3.將這個(gè)字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
4.在內(nèi)存中生成一個(gè)Class對(duì)象，作為方法區(qū)這個(gè)類的各種數(shù)據(jù)的訪問(wèn)入口。
加載通常由類加載器完成，加載類的方式具體有以下幾項(xiàng)：
1.本地資源加載。
2.網(wǎng)絡(luò)加載。Web Applet。
3.zip壓縮包加載。jar，war。
4.運(yùn)行時(shí)計(jì)算生成。動(dòng)態(tài)代理技術(shù)。
5.其他文件生成。JSP應(yīng)用。
6.從加密文件中讀取，主要是為了防止class文件被反編譯。
鏈接
鏈接分為三個(gè)步驟：
1.驗(yàn)證
確保class文件的字節(jié)流中包含信息符合虛擬機(jī)要求。
主要包括，文件格式驗(yàn)證，元數(shù)據(jù)驗(yàn)證，字節(jié)碼驗(yàn)證，符號(hào)引用驗(yàn)證。
2.準(zhǔn)備
為類變量分配內(nèi)存，并為變量賦零值。
這里不包括用final修飾的static，因?yàn)閒inal在變異的時(shí)候就會(huì)分配了，準(zhǔn)備階段會(huì)顯式初始化。不會(huì)為實(shí)例變量分配初始化。
3.解析
將常量池內(nèi)的符號(hào)引用變?yōu)橹苯右谩?/p>
初始化
初始化階段就是執(zhí)行類構(gòu)造器方法()方法。
()方法是由javac將類變量賦值動(dòng)作和靜態(tài)代碼塊中的語(yǔ)句合并自動(dòng)產(chǎn)生的。當(dāng)類不存在類變量和靜態(tài)代碼塊時(shí)不會(huì)自動(dòng)生成此方法。一個(gè)類只會(huì)被加載一次，()方法是同步加鎖的。
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