ClassLoader

java中所有的类都是通过classloader加载的，classloader可以为java程序提供很好的动态特性，深入了解非常有必要。

bootstrap classloader（启动类加载器）在JVM运行的时候加载java核心的API以满足java程序最基本的需求，其中就包括用户定义的ClassLoader，这里所谓的用户定义是指通过java程序实现的ClassLoader，一个是ExtClassLoader，这个ClassLoader是用来加载java的扩展API的，也就是/lib/ext中的类，一个是AppClassLoader，这个ClassLoader是用来加载用户机器上CLASSPATH设置目录中的Class的，通常在没有指定ClassLoader的情况下，程序员自定义的类就由该ClassLoader进行加载。 

当运行一个程序的时候，JVM启动，运行bootstrap classloader，该ClassLoader加载java核心API（ExtClassLoader和AppClassLoader也在此时被加载），然后调用ExtClassLoader加载扩展API，最后AppClassLoader加载CLASSPATH目录下定义的Class，这就是一个程序最基本的加载流程。 

bootstrap classloader：加载java核心库和java程序最基本的需求。

ExtClassLoader：加载java的扩展API，/lib/ext中的类。

AppClassLoader：加载classpath目录设置的class。

1)classloader的分类

 
 从上图看到classloader默认有3类，

• BootstrapLoader

• ExtClassLoader

• AppClassLoader

同时你也可以定制自己的classloader

这些classloader分别加载不同路径下的类,路径如上图所示


2)父子关系的含义

 如上图所示，这几个classloader存在父子关系
下层的classloader会委托上层的classloader加载某个类,如果上层找不到才轮到自己，也就是说下层classloader
能看到上层的类，但反过来不是这样，这也成为委托模型

3）父子关系是如何确定的?
默认情况下，BootstrapLoader，ExtClassLoader，AppClassLoader的父子关系是固定，如果你定义了自己的classloader,也许会有多级，那么自定义classloader的初始化的所在的类就默认成为parent
比如你会在AppClassLoader中定义类加载器，此时你定义的classloader的parent就是AppClassLoader

4)类与它所依赖的类的classloader机制 
如果一个类是由某个classloader加载，那么这个类依赖的类（非显式的通过某个classloader加载）必须也由该classloader或其父classloader加载，无视子classloader
比如A类依赖B类，你在A类的某个方法中new B(); 不可能A类由 BootstrapLoader加载，而B 类由 AppClassLoader
或者一个A类实现了C 接口，不可能A类由 BootstrapLoader加载，而C接口由 AppClassLoader


5)位于父classloader中的类真的无法依赖位于子classloader中的类码？

通过显式的使用classloader！

5.1）通过URLClassLoader.load
比如在位于AppClassLoader中的Test类中的main方法成功依赖了位于子classloader中Word类
URL u = new URL("file:/tmp/");
URLClassLoader ucl = new URLClassLoader(new URL[] { u });
Class c = ucl.loadClass("org.toy.classloader.Word");
Assembly asm = (Assembly) c.newInstance();
c.start();

5.2）通过thread.getContextClassloader

thread.getContextClassloader默认返回AppClassLoader,除非你显式setContextClassloader

上面的用法不过优雅，让我们从jdk jdbc的源码中学点经验

看看java是如何加载jdbc driver的

java.sql.DriverManager.getConnection---->
java.sql.DriverManager.initialize---->
java.sql.DriverManager.loadInitialDrivers---->
java.security.AccessController.doPrivileged---->
java.sql.DriverService.run---->
sun.misc.Service.providers(java.sql.Driver.class)---->
sun.misc.Service$LazyIterator()---->
sun.misc.Service$LazyIterator.next---->
Class.forName(cn, true, loader).newInstance();

上面的loader就是通过 Thread.currentThread().getContextClassLoader()传递的，在加载之前，上面的next方法，通过classloader.getResources("META-INF/services/java.sql.Driver") 发现文件
比如
jar:file:/home/pwlazy/dev/jdk1.6.0_17/jre/lib/resources.jar!/META-INF/services/java.sql.Driver
jar:file:/home/pwlazy/.m2/repository/mysql/mysql-connector-java/5.1.10/mysql-connector-java-5.1.10.jar!/META-INF/services/java.sql.Driver
这两个jar包都含有这个文件，文件的内容就是驱动的类名
比如上面两个文件分别对应类名sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver和 com.mysql.jdbc.Driver

于是classloader开始加载驱动类，
但最后开始开始连接数据库的时候，
会通过下面的方法来验证调用者是否有权限加载驱动类。

private static Class getCallerClass(ClassLoader callerClassLoader,
                    String driverClassName) {
    Class callerC = null;
    try {
        callerC = Class.forName(driverClassName, true, callerClassLoader);
    }
    catch (Exception ex) {
        callerC = null;           // being very careful
    }
    return callerC;
}

做个小实验： 
如果把调用类放在ExtClassLoader下，那么com.mysql.jdbc.Driver最终是无法调用的，因为调用类处于ExtClassLoader,而com.mysql.jdbc.Driver处于AppClassLoader，所以验证无法通过
但sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDrive是可以，因为它是BootstrapLoader加载的

从上面的分析，我们可以嗅到一个有趣的模式，某个框架制定某个API，而这些api的实现是有其他供应商来提供，为了能让框架类（处于较高层次的classloader）使用api的实现(处于较低层次的classloader)
通过thread.getContextClassloader是来传递classloader（有时候需要thread.setContextClassloader设置好api实现的classloader）,用此classloader.getResources找出所有的api实现的具体类名，再用classloader加载之,此时框架都不需要知道api的实现类的类名就能加载之，程序显示了良好的动态性和可扩展性。

总之classloader默认的委托模型使得处于上层的classloader中的类无法访问处于下层classloader中的类，这带来了安全性的同时也失去了灵活性，幸好 可以使用Thread.currentThread().getContextClassLoader()

Reference

深入浅出 classloader