深入分析Java ClassLoader原理

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深入分析Java ClassLoader原理
先说下android的classloader

　　Android中的ClassLoader与Java有些不同，Android中ClassLoader加载的是dex文件，而Java中加载的是jar文件.相同的是两者都采用了双亲委派模型.ClassLoader中loadClass函数体现了这个模型：
```
protected Class<?> loadClass(String className, boolean resolve) 
    throws ClassNotFoundException {
    Class<?> clazz = findLoadedClass(className);// 首先检查Class是否已经加载过
    if (clazz == null) {
        ClassNotFoundException suppressed = null;
        try {
            clazz = parent.loadClass(className, false);//尝试使用parent ClassLoader去加载Class
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            suppressed = e;
        }

        if (clazz == null) {
            try {
                clazz = findClass(className);// 如果加载不成功，调用findClass函数来获取class对象.
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                e.addSuppressed(suppressed);
                throw e;
            }
        }
    }
    return clazz;
}
```
其中findClass()为protected，直接抛出异常，需要子类来实现具体的find过程.Android中ClassLoader的子类是BaseDexClassLoder,同时有PathClassLoader和DexClassLoder两个类直接继承自BaseDexClassLoder.
```
public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {
    public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory,
            String libraryPath, ClassLoader parent) {
        super(dexPath, new File(optimizedDirectory), libraryPath, parent);
    }
}
public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader {
    public PathClassLoader(String dexPath, ClassLoader parent) {
        super(dexPath, null, null, parent);
    }
    public PathClassLoader(String dexPath, String libraryPath,
            ClassLoader parent) {
        super(dexPath, null, libraryPath, parent);
    }
}
public class BaseDexClassLoader extends ClassLoader｛
    /**
     * Constructs an instance.
     *
     * @param dexPath the list of jar/apk files containing classes and
     * resources, delimited by {@code File.pathSeparator}, which
     * defaults to {@code ":"} on Android
     * @param optimizedDirectory directory where optimized dex files
     * should be written; may be {@code null}
     * @param libraryPath the list of directories containing native
     * libraries, delimited by {@code File.pathSeparator}; may be
     * {@code null}
     * @param parent the parent class loader
     */
    public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
            String libraryPath, ClassLoader parent) {
        super(parent);
        this.originalPath = dexPath;
        this.pathList =
            new DexPathList(this, dexPath, libraryPath, optimizedDirectory);
    }
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        Class clazz = pathList.findClass(name);
        if (clazz == null) {
            throw new ClassNotFoundException(name);
        }
        return clazz;
    }
    //more code
｝
```
DexClassLoader和PathClassLoader都直接调用BaseDexClassLoader的构造函数，区别是传入的参数不一样，PathClassLoader的super调用中，传入的optimizedDirectory一直为null.BaseDexClassLoder的构造函数使用入参的三个路径构造了一个DexPathList对象.同时findClass()直接使用DexPathList的findClass()函数.看一下DexPathList的源码：
```
/*package*/ final class DexPathList {
    /** list of dex/resource (class path) elements */
    private final Element[] dexElements;

    public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
            String libraryPath, File optimizedDirectory) {
        // some error checking
        this.definingContext = definingContext;
        this.dexElements =
            makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory);
        this.nativeLibraryDirectories = splitLibraryPath(libraryPath);
    }
    public Class findClass(String name) {
        for (Element element : dexElements) {
            DexFile dex = element.dexFile;
            if (dex != null) {
                Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext);
                if (clazz != null) {
                    return clazz;
                }
            }
        }
        return null;
    }
    /*package*/ static class Element {
        public final File file;
        public final ZipFile zipFile;
        public final DexFile dexFile;
    }
}
```
DexPathList的构造函数将传入的路径转化为Element数组，findClass()中遍历Element中的DexFile来加载Class，看一下Element数组的生成过程：
```
/**
 * Makes an array of dex/resource path elements, one per element of
 * the given array.
 */
private static Element[] makeDexElements(ArrayList<File> files,
        File optimizedDirectory) {
    ArrayList<Element> elements = new ArrayList<Element>();
    for (File file : files) {
        ZipFile zip = null;
        DexFile dex = null;
        String name = file.getName();
        if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) { // 文件后缀为.dex
            try {
                dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);//1.加载dex文件
            } catch (IOException ex) {
                System.logE("Unable to load dex file: " + file, ex);
            }
        } else if (name.endsWith(APK_SUFFIX) || name.endsWith(JAR_SUFFIX)
                || name.endsWith(ZIP_SUFFIX)) {// 文件为压缩包
            try {
                zip = new ZipFile(file);//构造zip对象
            } catch (IOException ex) {
                System.logE("Unable to open zip file: " + file, ex);
            }
            try {
                dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);//2.加载dex文件
            } catch (IOException ignored) {
                 // 如果压缩文件中没有dex文件，抛出这个异常，可以直接无视
            }
        } else {
            System.logW("Unknown file type for: " + file);
        }
        if ((zip != null) || (dex != null)) {//如果同时有zip和dex文件，就构造对应的Element
            elements.add(new Element(file, zip, dex)); 
        }
    }
    return elements.toArray(new Element[elements.size()]);
}
```
调用了两次loadDexFile()来生成dex对象，第一次的file为dex文件，第二次的file是压缩文件(zip,jar,apk).看一下对应的代码：
```
private static DexFile loadDexFile(File file, File optimizedDirectory)
        throws IOException {
    if (optimizedDirectory == null) {
        return new DexFile(file);
    } else {
        String optimizedPath = optimizedPathFor(file, optimizedDirectory);
        return DexFile.loadDex(file.getPath(), optimizedPath, 0);
    }
}
```
根据optimizedDirectory是否为null调用不同的方法来构造DexFile.这两种构造方法最后都会调用openDexFile()这个native函数.其中outputName就是optimizedDirectory.回到前面看，PathClassLoader和DexClassLoader的区别是optimizedDirectory是否为null,对应openDexFile()中outputName是否为null.
```
// java code
native private static int openDexFile(String sourceName, String outputName,
    int flags) throws IOException;

// native code
static void Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFile(const u4* args,
    JValue* pResult)
{
    // ....
    if (hasDexExtension(sourceName)
            && dvmRawDexFileOpen(sourceName, outputName, &pRawDexFile, false) == 0) {
        ALOGV("Opening DEX file '%s' (DEX)", sourceName);
        pDexOrJar = (DexOrJar*) malloc(sizeof(DexOrJar));
        pDexOrJar->isDex = true;
        pDexOrJar->pRawDexFile = pRawDexFile;
        pDexOrJar->pDexMemory = NULL;
    } else if (dvmJarFileOpen(sourceName, outputName, &pJarFile, false) == 0) {
        ALOGV("Opening DEX file '%s' (Jar)", sourceName);
        pDexOrJar = (DexOrJar*) malloc(sizeof(DexOrJar));
        pDexOrJar->isDex = false;
        pDexOrJar->pJarFile = pJarFile;
        pDexOrJar->pDexMemory = NULL;
    } else {
        ALOGV("Unable to open DEX file '%s'", sourceName);
        dvmThrowIOException("unable to open DEX file");
    }
    //....
}
```
加载dex文件的过程在dvmRawDexFileOpen()和dvmJarFileOpen()方法中完成.看一下dvmJarFileOpen()的代码：
```
int dvmJarFileOpen(const char* fileName, const char* odexOutputName,
    JarFile** ppJarFile, bool isBootstrap)
{
tryArchive:
        entry = dexZipFindEntry(&archive, kDexInJarName);
        if (entry != NULL) {
            if (odexOutputName == NULL) {
                cachedName = dexOptGenerateCacheFileName(fileName,
                                kDexInJarName);
                if (cachedName == NULL)
                    goto bail;
            } else {
                cachedName = strdup(odexOutputName);
            }
        }
bail:
        /* clean up, closing the open file */
        if (archiveOpen && result != 0)
            dexZipCloseArchive(&archive);
        free(cachedName);
        if (fd >= 0) {
            if (locked)
                (void) dvmUnlockCachedDexFile(fd);
            close(fd);
        }
        return result;
    }
```
在odexOutputName为null的情况下，会直接返回一个ERROR，表示加载失败。

所以PathClassLoader只能加载dex格式的文件，而DexClassLoader可以加载dex文件，对于apk等压缩文件，加载过程会将压缩文件中的class.dex解压到optimizedDirectory目录中进行加载。

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下面是java的classloader

一、什么是ClassLoader?

大家都知道，当我们写好一个Java程序之后，不是管是CS还是BS应用，都是由若干个.class文件组织而成的一个完整的Java应用程序，当程序在运行时，即会调用该程序的一个入口函数来调用系统的相关功能，而这些功能都被封装在不同的class文件当中，所以经常要从这个class文件中要调用另外一个class文件中的方法，如果另外一个文件不存在的，则会引发系统异常。而程序在启动的时候，并不会一次性加载程序所要用的所有class文件，而是根据程序的需要，通过Java的类加载机制（ClassLoader）来动态加载某个class文件到内存当中的，从而只有class文件被载入到了内存之后，才能被其它class所引用。所以ClassLoader就是用来动态加载class文件到内存当中用的。

二、Java默认提供的三个ClassLoader
1. BootStrap ClassLoader：称为启动类加载器，是Java类加载层次中最顶层的类加载器，负责加载JDK中的核心类库，如：rt.jar、resources.jar、charsets.jar等，可通过如下程序获得该类加载器从哪些地方加载了相关的jar或class文件：
  
  [java] view plain copy
  
  URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
  
  for (int i = 0; i < urls.length; i++) {
  
      System.out.println(urls[i].toExternalForm());
  
  }
  
  以下内容是上述程序从本机JDK环境所获得的结果：
  file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/resources.jar
  file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/rt.jar
  file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/sunrsasign.jar
  file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/jsse.jar
  file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/jce.jar
  file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/charsets.jar
  file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/classes/
  其实上述结果也是通过查找sun.boot.class.path这个系统属性所得知的。
  
  [java] view plain copy
  
  System.out.println(System.getProperty("sun.boot.class.path"));
  
  打印结果：C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib esources.jar;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelibsunrsasign.jar;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelibjsse.jar;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelibjce.jar;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelibcharsets.jar;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jreclasses
2. Extension ClassLoader：称为扩展类加载器，负责加载Java的扩展类库，默认加载JAVA_HOME/jre/lib/ext/目下的所有jar。
3. App ClassLoader：称为系统类加载器，负责加载应用程序classpath目录下的所有jar和class文件。
       注意： 除了Java默认提供的三个ClassLoader之外，用户还可以根据需要定义自已的ClassLoader，而这些自定义的ClassLoader都必须继承自java.lang.ClassLoader类，也包括Java提供的另外二个ClassLoader（Extension ClassLoader和App ClassLoader）在内，但是Bootstrap ClassLoader不继承自ClassLoader，因为它不是一个普通的Java类，底层由C++编写，已嵌入到了JVM内核当中，当JVM启动后，Bootstrap ClassLoader也随着启动，负责加载完核心类库后，并构造Extension ClassLoader和App ClassLoader类加载器。

三、ClassLoader加载类的原理

1、原理介绍

       ClassLoader使用的是双亲委托模型来搜索类的，每个ClassLoader实例都有一个父类加载器的引用（不是继承的关系，是一个包含的关系），虚拟机内置的类加载器（Bootstrap ClassLoader）本身没有父类加载器，但可以用作其它ClassLoader实例的的父类加载器。当一个ClassLoader实例需要加载某个类时，它会试图亲自搜索某个类之前，先把这个任务委托给它的父类加载器，这个过程是由上至下依次检查的，首先由最顶层的类加载器Bootstrap ClassLoader试图加载，如果没加载到，则把任务转交给Extension ClassLoader试图加载，如果也没加载到，则转交给App ClassLoader 进行加载，如果它也没有加载得到的话，则返回给委托的发起者，由它到指定的文件系统或网络等URL中加载该类。如果它们都没有加载到这个类时，则抛出ClassNotFoundException异常。否则将这个找到的类生成一个类的定义，并将它加载到内存当中，最后返回这个类在内存中的Class实例对象。

2、为什么要使用双亲委托这种模型呢？

       因为这样可以避免重复加载，当父亲已经加载了该类的时候，就没有必要子ClassLoader再加载一次。考虑到安全因素，我们试想一下，如果不使用这种委托模式，那我们就可以随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义的类型，这样会存在非常大的安全隐患，而双亲委托的方式，就可以避免这种情况，因为String已经在启动时就被引导类加载器（Bootstrcp ClassLoader）加载，所以用户自定义的ClassLoader永远也无法加载一个自己写的String，除非你改变JDK中ClassLoader搜索类的默认算法。

3、 但是JVM在搜索类的时候，又是如何判定两个class是相同的呢？

JVM在判定两个class是否相同时，不仅要判断两个类名是否相同，而且要判断是否由同一个类加载器实例加载的。只有两者同时满足的情况下，JVM才认为这两个class是相同的。就算两个class是同一份class字节码，如果被两个不同的ClassLoader实例所加载，JVM也会认为它们是两个不同class。比如网络上的一个Java类org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple，javac编译之后生成字节码文件NetClassLoaderSimple.class，ClassLoaderA和ClassLoaderB这两个类加载器并读取了NetClassLoaderSimple.class文件，并分别定义出了java.lang.Class实例来表示这个类，对于JVM来说，它们是两个不同的实例对象，但它们确实是同一份字节码文件，如果试图将这个Class实例生成具体的对象进行转换时，就会抛运行时异常java.lang.ClassCaseException，提示这是两个不同的类型。现在通过实例来验证上述所描述的是否正确：

1）、在web服务器上建一个org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple.java类
[java] view plain copy

package org.classloader.simple;



public class NetClassLoaderSimple {



    private NetClassLoaderSimple instance;



    public void setNetClassLoaderSimple(Object obj) {

        this.instance = (NetClassLoaderSimple)obj;

    }

}
org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple类的setNetClassLoaderSimple方法接收一个Object类型参数，并将它强制转换成org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple类型。

2）、测试两个class是否相同（NetWorkClassLoader.java）
[java] view plain copy

package classloader;



public class NewworkClassLoaderTest {



    public static void main(String[] args) {

        try {

            //测试加载网络中的class文件

            String rootUrl = "http://localhost:8080/httpweb/classes";

            String className = "org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple";

            NetworkClassLoader ncl1 = new NetworkClassLoader(rootUrl);

            NetworkClassLoader ncl2 = new NetworkClassLoader(rootUrl);

            Class<?> clazz1 = ncl1.loadClass(className);

            Class<?> clazz2 = ncl2.loadClass(className);

            Object obj1 = clazz1.newInstance();

            Object obj2 = clazz2.newInstance();

            clazz1.getMethod("setNetClassLoaderSimple", Object.class).invoke(obj1, obj2);

        } catch (Exception e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }



}
首先获得网络上一个class文件的二进制名称，然后通过自定义的类加载器NetworkClassLoader创建两个实例，并根据网络地址分别加载这份class，并得到这两个ClassLoader实例加载后生成的Class实例clazz1和clazz2，最后将这两个Class实例分别生成具体的实例对象obj1和obj2，再通过反射调用clazz1中的setNetClassLoaderSimple方法。

3）、查看测试结果

结论：从结果中可以看出，虽然是同一份class字节码文件，但是由于被两个不同的ClassLoader实例所加载，所以JVM认为它们就是两个不同的类。

4、ClassLoader的体系架构：

验证ClassLoader加载类的原理：

测试1：打印ClassLoader类的层次结构，请看下面这段代码：
[java] view plain copy

ClassLoader loader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();    //获得加载ClassLoaderTest.class这个类的类加载器

while(loader != null) {

    System.out.println(loader);

    loader = loader.getParent();    //获得父类加载器的引用

}

System.out.println(loader);
打印结果：

第一行结果说明：ClassLoaderTest的类加载器是AppClassLoader。

第二行结果说明：AppClassLoader的类加器是ExtClassLoader，即parent=ExtClassLoader。

第三行结果说明：ExtClassLoader的类加器是Bootstrap ClassLoader，因为Bootstrap ClassLoader不是一个普通的Java类，所以ExtClassLoader的parent=null，所以第三行的打印结果为null就是这个原因。

测试2：将ClassLoaderTest.class打包成ClassLoaderTest.jar，放到Extension ClassLoader的加载目录下（JAVA_HOME/jre/lib/ext），然后重新运行这个程序，得到的结果会是什么样呢？

打印结果：

打印结果分析：

为什么第一行的结果是ExtClassLoader呢？

因为ClassLoader的委托模型机制，当我们要用ClassLoaderTest.class这个类的时候，AppClassLoader在试图加载之前，先委托给Bootstrcp ClassLoader，Bootstracp ClassLoader发现自己没找到，它就告诉ExtClassLoader，兄弟，我这里没有这个类，你去加载看看，然后Extension ClassLoader拿着这个类去它指定的类路径（JAVA_HOME/jre/lib/ext）试图加载，唉，它发现在ClassLoaderTest.jar这样一个文件中包含ClassLoaderTest.class这样的一个文件，然后它把找到的这个类加载到内存当中，并生成这个类的Class实例对象，最后把这个实例返回。所以ClassLoaderTest.class的类加载器是ExtClassLoader。

第二行的结果为null，是因为ExtClassLoader的父类加载器是Bootstrap ClassLoader。

测试3：用Bootstrcp ClassLoader来加载ClassLoaderTest.class，有两种方式：

1、在jvm中添加-Xbootclasspath参数，指定Bootstrcp ClassLoader加载类的路径，并追加我们自已的jar（ClassTestLoader.jar）

2、将class文件放到JAVA_HOME/jre/classes/目录下（上面有提到）

方式1：（我用的是Eclipse开发工具，用命令行是在java命令后面添加-Xbootclasspath参数）

打开Run配置对话框：

配置好如图中所述的参数后，重新运行程序，产的结果如下所示：（类加载的过程，只摘下了一部份）

打印结果：
[java] view plain copy

[Loaded java.io.FileReader from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded sun.nio.cs.StreamDecoder from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.util.ArrayList from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.lang.reflect.Array from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.util.Locale from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.util.concurrent.ConcurrentMap from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.util.concurrent.ConcurrentHashMap from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.util.concurrent.locks.Lock from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.util.concurrent.locks.ReentrantLock from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Segment from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.util.concurrent.locks.AbstractOwnableSynchronizer from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$Sync from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$NonfairSync from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$Node from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.lang.CharacterDataLatin1 from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.io.ObjectStreamClass from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded sun.net.www.ParseUtil from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.util.BitSet from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.net.Parts from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.net.URLStreamHandler from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded sun.net.www.protocol.file.Handler from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.util.HashSet from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded sun.net.www.protocol.jar.Handler from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded sun.misc.Launcher$AppClassLoader from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded sun.misc.Launcher$AppClassLoader$1 from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.lang.SystemClassLoaderAction from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Path C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jreclasses]

[Loaded classloader.ClassLoaderTest from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jreclasses]

null  //这是打印的结果

C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib esources.jar;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar;

C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelibsunrsasign.jar;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelibjsse.jar;

C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelibjce.jar;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelibcharsets.jar;

C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jreclasses;c:ClassLoaderTest.jar

//这一段是System.out.println(System.getProperty("sun.boot.class.path"));打印出来的。这个路径就是Bootstrcp ClassLoader默认搜索类的路径

[Loaded java.lang.Shutdown from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]

[Loaded java.lang.Shutdown$Lock from C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib t.jar]
方式2：将ClassLoaderTest.jar解压后，放到JAVA_HOME/jre/classes目录下，如下图所示：

提示：jre目录下默认没有classes目录，需要自己手动创建一个

打印结果：

从结果中可以看出，两种方式都实现了将ClassLoaderTest.class由Bootstrcp ClassLoader加载成功了。

四、定义自已的ClassLoader

既然JVM已经提供了默认的类加载器，为什么还要定义自已的类加载器呢？

因为Java中提供的默认ClassLoader，只加载指定目录下的jar和class，如果我们想加载其它位置的类或jar时，比如：我要加载网络上的一个class文件，通过动态加载到内存之后，要调用这个类中的方法实现我的业务逻辑。在这样的情况下，默认的ClassLoader就不能满足我们的需求了，所以需要定义自己的ClassLoader。

定义自已的类加载器分为两步：

1、继承java.lang.ClassLoader

2、重写父类的findClass方法

读者可能在这里有疑问，父类有那么多方法，为什么偏偏只重写findClass方法？

因为JDK已经在loadClass方法中帮我们实现了ClassLoader搜索类的算法，当在loadClass方法中搜索不到类时，loadClass方法就会调用findClass方法来搜索类，所以我们只需重写该方法即可。如没有特殊的要求，一般不建议重写loadClass搜索类的算法。下图是API中ClassLoader的loadClass方法：

示例：自定义一个NetworkClassLoader，用于加载网络上的class文件
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package classloader;



import java.io.ByteArrayOutputStream;

import java.io.InputStream;

import java.net.URL;



/**

* 加载网络class的ClassLoader

*/

public class NetworkClassLoader extends ClassLoader {



    private String rootUrl;



    public NetworkClassLoader(String rootUrl) {

        this.rootUrl = rootUrl;

    }



    @Override

    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {

        Class clazz = null;//this.findLoadedClass(name); // 父类已加载

        //if (clazz == null) {  //检查该类是否已被加载过

            byte[] classData = getClassData(name);  //根据类的二进制名称,获得该class文件的字节码数组

            if (classData == null) {

                throw new ClassNotFoundException();

            }

            clazz = defineClass(name, classData, 0, classData.length);  //将class的字节码数组转换成Class类的实例

        //}

        return clazz;

    }



    private byte[] getClassData(String name) {

        InputStream is = null;

        try {

            String path = classNameToPath(name);

            URL url = new URL(path);

            byte[] buff = new byte[1024*4];

            int len = -1;

            is = url.openStream();

            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();

            while((len = is.read(buff)) != -1) {

                baos.write(buff,0,len);

            }

            return baos.toByteArray();

        } catch (Exception e) {

            e.printStackTrace();

        } finally {

            if (is != null) {

               try {

                  is.close();

               } catch(IOException e) {

                  e.printStackTrace();

               }

            }

        }

        return null;

    }



    private String classNameToPath(String name) {

        return rootUrl + "/" + name.replace(".", "/") + ".class";

    }



}
测试类：
[java] view plain copy

package classloader;



public class ClassLoaderTest {



    public static void main(String[] args) {

        try {

            /*ClassLoader loader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();  //获得ClassLoaderTest这个类的类加载器

            while(loader != null) {

                System.out.println(loader);

                loader = loader.getParent();    //获得父加载器的引用

            }

            System.out.println(loader);*/





            String rootUrl = "http://localhost:8080/httpweb/classes";

            NetworkClassLoader networkClassLoader = new NetworkClassLoader(rootUrl);

            String classname = "org.classloader.simple.NetClassLoaderTest";

            Class clazz = networkClassLoader.loadClass(classname);

            System.out.println(clazz.getClassLoader());



        } catch (Exception e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }



}
打印结果：

下图是我机器上web服务器的目录结构：

目前常用web服务器中都定义了自己的类加载器，用于加载web应用指定目录下的类库（jar或class），如：Weblogic、Jboss、tomcat等，下面我以Tomcat为例，展示该web容器都定义了哪些个类加载器：

1、新建一个web工程httpweb

2、新建一个ClassLoaderServletTest，用于打印web容器中的ClassLoader层次结构
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import java.io.IOException;

import java.io.PrintWriter;



import javax.servlet.ServletException;

import javax.servlet.http.HttpServlet;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

import javax.servlet.http.HttpServletResponse;



public class ClassLoaderServletTest extends HttpServlet {



    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)

            throws ServletException, IOException {



        response.setContentType("text/html");

        PrintWriter out = response.getWriter();

        ClassLoader loader = this.getClass().getClassLoader();

        while(loader != null) {

            out.write(loader.getClass().getName()+"<br/>");

            loader = loader.getParent();

        }

        out.write(String.valueOf(loader));

        out.flush();

        out.close();

    }



    public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)

            throws ServletException, IOException {

        this.doGet(request, response);

    }



}
3、配置Servlet，并启动服务
[html] view plain copy

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<web-app version="2.4"

    xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee"

    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

    xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee

    http://java.sun.com/xml/ns/j2ee/web-app_2_4.xsd">

  <servlet>

    <servlet-name>ClassLoaderServletTest</servlet-name>

    <servlet-class>ClassLoaderServletTest</servlet-class>

  </servlet>



  <servlet-mapping>

    <servlet-name>ClassLoaderServletTest</servlet-name>

    <url-pattern>/servlet/ClassLoaderServletTest</url-pattern>

  </servlet-mapping>

  <welcome-file-list>

    <welcome-file>index.jsp</welcome-file>

  </welcome-file-list>

</web-app>
4、访问Servlet，获得显示结果
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原文地址：https://www.cnblogs.com/linghu-java/p/6781741.html

深入分析Java ClassLoader原理

一、什么是ClassLoader?

二、Java默认提供的三个ClassLoader

三、ClassLoader加载类的原理

1、原理介绍

2、为什么要使用双亲委托这种模型呢？

3、 但是JVM在搜索类的时候，又是如何判定两个class是相同的呢？

4、ClassLoader的体系架构：

验证ClassLoader加载类的原理：

四、定义自已的ClassLoader

3、但是JVM在搜索类的时候，又是如何判定两个class是相同的呢？