Java类加载机制及自定义加载器

　　一：ClassLoader类加载器，主要的作用是将class文件加载到jvm虚拟机中。jvm启动的时候，并不是一次性加载所有的类，而是根据需要动态去加载类，主要分为隐式加载和显示加载。

　　隐式加载：程序代码中不通过调用ClassLoader来加载需要的类，而是通过JVM类自动加载需要的类到内存中。例如，当我们在类中继承或者引用某个类的时候，JVM在解析当前这个类的时，发现引用的类不在内存中，那么就会自动将这些类加载到内存中。

　　显示加载：代码中通过Class.forName（），this.getClass.getClassLoader.LoadClass（），自定义类加载器中的findClass（）方法等。

　　二：jvm自带的加载器

　　（1）BootStrap ClassLoader：主要加载%JRE_HOME%lib下的rt.jar、resources.jar、charsets.jar和class等。可以通System.getProperty("sun.boot.class.path")

　　　　 查看加载的路径，如下：

package test;

public class TestGC {
    
    public static void main(String []args){

        System.out.println(System.getProperty("sun.boot.class.path"));
        
    }
}

　　　　显示结果如下：

D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jrelib
esources.jar;D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jrelib
t.jar;D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jrelibsunrsasign.jar;D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jrelibjsse.jar;D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jrelibjce.jar;D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jrelibcharsets.jar;D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jrelibjfr.jar;D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jreclasses

　　（2）Extention ClassLoader：主要加载目录%JRE_HOME%libext目录下的jar包和class文件。也可以通过System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"))查看加载类文件的路径。

　　（3）AppClassLoader：主要加载当前应用下的classpath路径下的类。之前我们在环境变量中配置的classpath就是指定AppClassLoader的类加载路径。

　　三：类加载器的继承关系

　　先看一下这三个类加载器之间的继承关系，如下图：

　　

　　ExtClassLoader，AppClassLoder继承URLClassLoader，而URLClassLoader继承ClassLoader，BoopStrap ClassLoder不在上图中，因为它是由C/C++编写的，它本身是虚拟机的一部分，并不是一个java类。jvm加载的顺序：BoopStrap ClassLoder-〉ExtClassLoader->AppClassLoder，下面看一段源码：

public class Launcher {
    private static Launcher launcher = new Launcher();
    private static String bootClassPath =
        System.getProperty("sun.boot.class.path");

    public static Launcher getLauncher() {
        return launcher;
    }

    private ClassLoader loader;

    public Launcher() {
        // Create the extension class loader
        ClassLoader extcl;
        try {
            extcl = ExtClassLoader.getExtClassLoader();
        } catch (IOException e) {
            throw new InternalError(
                "Could not create extension class loader", e);
        }

        // Now create the class loader to use to launch the application
        try {
            loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);
        } catch (IOException e) {
            throw new InternalError(
                "Could not create application class loader", e);
        }

        Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader);
    }

    /*
     * Returns the class loader used to launch the main application.
     */
    public ClassLoader getClassLoader() {
        return loader;
    }
    /*
     * The class loader used for loading installed extensions.
     */
    static class ExtClassLoader extends URLClassLoader {}

/**
     * The class loader used for loading from java.class.path.
     * runs in a restricted security context.
     */
    static class AppClassLoader extends URLClassLoader {}

　　　从源码中我们看到：（1）Launcher初始化的时候创建了ExtClassLoader以及AppClassLoader，并将ExtClassLoader实例传入到AppClassLoader中。

　　　（2）虽然上一段源码中没见到创建BoopStrap ClassLoader，但是程序一开始就执行了System.getProperty("sun.boot.class.path")。

　　四：类加载器之间的父子关系

　　　　AppClassLoader的父加载器为ExtClassLoader，ExtClassLoader的父加载器为null，BoopStrap ClassLoader为顶级加载器。

　　下面一个小例子就可以证明，如下：新建一个Test类，可以通过getParent（）方法获取上一层父机载器，执行如下代码：

package test;

public class TestGC {
    
    public static void main(String []args){
        
        System.out.println(Test.class.getClassLoader().toString());
        
        System.out.println(Test.class.getClassLoader().getParent().toString());
        
        System.out.println(Test.class.getClassLoader().getParent().getParent().toString());
    }
}

　　输出结果如下：

　　

　　五：类加载机制-双亲委托机制

　　例如：当jvm要加载Test.class的时候，

　　（1）首先会到自定义加载器中查找，看是否已经加载过，如果已经加载过，则返回字节码。

　　（2）如果自定义加载器没有加载过，则询问上一层加载器(即AppClassLoader)是否已经加载过Test.class。

　　（3）如果没有加载过，则询问上一层加载器（ExtClassLoader）是否已经加载过。

　　（4）如果没有加载过，则继续询问上一层加载（BoopStrap ClassLoader）是否已经加载过。

　　（5）如果BoopStrap ClassLoader依然没有加载过，则到自己指定类加载路径下（"sun.boot.class.path"）查看是否有Test.class字节码，有则返回，没有通

知下一层加载器ExtClassLoader到自己指定的类加载路径下（java.ext.dirs）查看。

　　（6）依次类推，最后到自定义类加载器指定的路径还没有找到Test.class字节码，则抛出异常ClassNotFoundException。如下图：

　　

　　六：类加载过程的几个方法

　　（1）loadClass     （2）findLoadedClass     （3）findClass     

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // 首先，检查是否已经加载过
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    if (parent != null) {
                        //父加载器不为空,调用父加载器的loadClass
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        //父加载器为空则,调用Bootstrap Classloader
                        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();
                    //父加载器没有找到，则调用findclass
                    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) {
                //调用resolveClass()
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }

　　七：自定义类加载器步骤

　　（1）继承ClassLoader    （2）重写findClass（）方法   （3）调用defineClass（）方法

　　下面写一个自定义类加载器：指定类加载路径在D盘下的lib文件夹下。

　　（1）新建一个Test.class类，代码如下：

package com.test;

public class Test {

    public void say(){

        System.out.println("Hello MyClassLoader");
    }

}

　　（2）cmd控制台执行javac Test.java，将生成的Test.class文件放到D盘lib文件夹->com文件夹->test文件夹下。

　　（3）自定义类加载器，代码如下：

package test;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class MyClassLoader extends ClassLoader{

    private String classpath;
    
    public MyClassLoader(String classpath) {
        
        this.classpath = classpath;
    }

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        try {
            byte [] classDate=getDate(name);
            
            if(classDate==null){}
            
            else{
                //defineClass方法将字节码转化为类
                return defineClass(name,classDate,0,classDate.length);
            }
            
        } catch (IOException e) {
            
            e.printStackTrace();
        }
        
        return super.findClass(name);
    }
    //返回类的字节码
    private byte[] getDate(String className) throws IOException{
        InputStream in = null;
        ByteArrayOutputStream out = null;
        String path=classpath + File.separatorChar +
                    className.replace('.',File.separatorChar)+".class";
        try {
            in=new FileInputStream(path);
            out=new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer=new byte[2048];
            int len=0;
            while((len=in.read(buffer))!=-1){
                out.write(buffer,0,len);
            }
            return out.toByteArray();
        } 
        catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        finally{
            in.close();
            out.close();
        }
        return null;
    }
}

　　测试代码如下：

package test;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class TestMyClassLoader {

    public static void main(String []args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException{
        //自定义类加载器的加载路径
        MyClassLoader myClassLoader=new MyClassLoader("D:\lib");
        //包名+类名
        Class c=myClassLoader.loadClass("com.test.Test");
        
        if(c!=null){
            Object obj=c.newInstance();
            Method method=c.getMethod("say", null);
            method.invoke(obj, null);
            System.out.println(c.getClassLoader().toString());
        }
    }
}

　　输出结果如下：

　　

　　自定义类加载器的作用：jvm自带的三个加载器只能加载指定路径下的类字节码。如果某个情况下，我们需要加载应用程序之外的类文件呢？比如本地D盘下的，或者去加载网络上的某个类文件，这种情况就可以使用自定义加载器了。

 　　参考网址：http://blog.csdn.net/briblue/article/details/54973413