JAVA基础知识之JVM-——类加载器

类加载器负责将.class文件加载到内存，并为其创建java.lang.Class对象，这个对象就代表这个类。

在Java中，通过包名+类名来唯一标识一个类，而在JVM中，要用 类加载器实例+包名+类名 来唯一标识一个类。 可见JVM中是不止一种类加载器的。

在JVM中，类加载器是成层次结构的， 这种层次结构自上而下分别是根类加载器（BootstrapLoader），扩展类加载器（extensionLoader）和系统类加载器（systemLoader）还有用户自定义类加载器

根类加载器（BootstrapLoader）

负责加载JAVA核心类（例如tr.jar)。 根类加载器是由JVM自身实现的（C/C++），而不是JAVA实现，更不是java.lang.ClassLoader的子类。

下面程序演示了根类加载器所加载的JAVA核心类库。

package jvmTest;

import java.net.URL;

import sun.misc.Launcher;

public class Boot {
    public static void main(String[] args) {
        /*
         * 这里有可能报错 Access restriction: The type 'Launcher' is not API
         * 只需要将 全局属性Project>preferences>java>Compiler>Errors/Warnings>
         * 把右侧的【Deprecated and restricted API>Forbidden reference的Error】置为【Warning】.
         */
        URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
        for(int i = 0; i < urls.length; i++) {
            System.out.println(urls[i].toExternalForm());
        }
    }
}

在我的环境中输入如下，

file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/bin/default/jclSC170/vm.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/se-service.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/math.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/jlm.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/ibmorb.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/ibmorbapi.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/ibmcfw.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/ibmpkcs.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/ibmcertpathfw.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/ibmjgssfw.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/ibmjssefw.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/ibmsaslfw.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/ibmjcefw.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/ibmjgssprovider.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/ibmjsseprovider2.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/ibmcertpathprovider.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/xmldsigfw.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/xml.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/charsets.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/resources.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/rt.jar
file:/C:/Program%20Files%20(x86)/IBM/Java70/jre/lib/ibmgpu.jar

可以看到rt.jar包含在其中， 正因为加载了这些类库，我们才可以在程序中直接使用 System, String这样的类

扩展类加载器（extensionLoader）

负责加载来自JRE的扩展目录（jrelibext 或者 java.ext.dirs 系统属性指定的目录）中JAR包中的类， 我们也可以将自己的类放在这个目录下作为扩展类加载。

系统类加载器（systemLoader）

也称为应用类加载器， 负责加载下面几种类，

• JVM启动时加载来自 java命令的 -classpath选项的JAR包
• java.lang.path系统属性
• CLASSPATH环境变量

类的加载机制

•  全盘负责

当一个类加载器加载一个Class时，该Class所依赖的其他Class也将由相同类加载器加载。

• 父类委托

JVM加载一个Class时，会先使用其父类加载器来加载，所以一直迭代到最上层的加载器，一个类会最先由BootstrapLoader尝试加载，如果失败则由extensionLoader尝试加载，再失败则由systemLoader尝试加载，最后还失败则由自定义的类加载器来加载，如果依然失败，就会抛出错误。 父类委托机制可以防止类被重复加载，也更安全

所以常规加载顺序如下图 （图片引用自 http://blog.csdn.net/xyang81/article/details/7292380）

 但是tomcat采用了完全相反的机制，先通过默认类加载器加载，如果失败，再找父类加载器加载。

这篇文章这样描述tomcat的加载过程(http://ifeve.com/classloader/)

 下面例子演示了这种层次关系，

package jvmTest;

import java.net.URL;
import java.util.Enumeration;

public class Loader {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取系统类加载器
        ClassLoader scl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println("系统类加载器(systemLoader): "+ scl);
        // 获取系统 类加载器 的路径，通常由环境变量CLASSPATH指定，如果操作系统未指定CLASSPATH，则取当前路径
        // 在ClassLoader类中定义的方法， public Enumeration<URL> getResources(String name)
        // Enumeration比较古老，比较少用到，多数情况下都已经被Iterator取代
        Enumeration<URL> eml= scl.getResources("");
        while(eml.hasMoreElements()) {
            System.out.println("系统加载器路径: "+eml.nextElement());
        }
        // 获取系统加载器的父加载器，得到扩展类加载器
        ClassLoader ecl = scl.getParent();
        System.out.println("扩展加载器(extensionLoader): "+ ecl);
        System.out.println("扩展加载器路径: "+ System.getProperty("java.ext.dirs"));
        System.out.println("扩展加载器的parent: "+ ecl.getParent());
    }
}

执行结果，

系统类加载器(systemLoader): sun.misc.Launcher$AppClassLoader@4be822c2
系统加载器路径: file:/C:/Users/IBM_ADMIN/PROJECT/CrazyJAVA/PROJECT_JavaBasic/bin/
扩展加载器(extensionLoader): sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@cb289176
扩展加载器路径: C:Program Files (x86)IBMJava70jrelibext
扩展加载器的parent: null

执行结果可以看到扩展类加载器的parent从逻辑上来讲应该是根类加载器，但实际却是null，这是因为根类加载器是用C++实现的，JAVA无法直接访问。

•  缓存机制

缓存机制保证加载过的Class被缓存起来，当加载新类时，先进缓存查询是否已经加载，只有缓存中没有的时候才进行加载，这样会显著提高性能。

reference

深入浅出ClassLoader

http://ifeve.com/classloader/

深入分析Java ClassLoader原理

http://blog.csdn.net/xyang81/article/details/7292380