深入理解java虚拟机（九）类加载器以及双亲委派模型

虚拟机把类加载阶段中“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流”这个动作放到虚拟机外部去实现，以便让程序自己决定如何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块称为“类加载器”。

类与类加载器

任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身共同确定其在Java 虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。这句话可以表达的更通俗一些：比较两个类是否相等，只有在这两个类是同一个类加载器加载的前提下才意义。

这里的“相等”，包括代表类的 Class 对象的equals() 方法、isAssignableFrom() 方法、isInstance() 方法的返回结果，也包括 instanceof 关键字对对象所属关系判定等情况。下面代码演示了不同类加载器对 instanceof 关键字运算的结果的影响。

public class ClassLoaderTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {
            @Override
            public Class<?> loadClass(String name)
                    throws ClassNotFoundException {
                try {
                    String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1)
                            + ".class";
                    InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
                    if (is == null) {
                        return super.loadClass(name);
                    }
                    byte[] b = new byte[is.available()];
                    is.read(b);
                    return defineClass(name, b, 0, b.length);
                } catch (IOException e) {
                    throw new ClassNotFoundException(name);
                }
            }
        };

        Class c = myLoader.loadClass("org.bupt.xiaoye.blog.ClassLoaderTest");
        Object obj = c.newInstance();
        System.out.println(obj.getClass());
        System.out.println(ClassLoaderTest.class);
        System.out.println(obj instanceof ClassLoaderTest);

    }
}

运行结果：

class org.bupt.xiaoye.blog.ClassLoaderTest
class org.bupt.xiaoye.blog.ClassLoaderTest
false

双亲委派模型

从虚拟机的角度来讲，只存在两种不同的类加载器：

一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），这个类加载器用 C++  语言实现， 是虚拟机自身的一部分：

另一种就是所有其它的类加载器， 这些类加载器用Java 语言实现，独立于虚拟机外部，并且全都继承与抽象类 java.lang.ClassLoader。

从　Java 开发人员的角度来看，类加载器还可以划分的更细致一些，绝大多数Java 程序都会用到以下3种系统提供的类加载器。

• 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader） ： 这个类加载器负责将存放在 <JAVA_HOME>lib 目录中的，或者被 -Xbootclasspath 参数指定的路径中的，并且是虚拟机识别的(仅按照文件名识别,如rt.jar ，名字不符合类库不会加载) 类库加载到虚拟机内存中。启动类加载器无法被 java 程序直接引用，如需要，直接使用 null 代替即可。
• 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：这个加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 实现，它负责加载<JAVA_HOME>libext 目录中的，或者被 java.ext.dirs 系统变量所指定的路径中的所有类库，开发者可以直接使用扩展类加载器。
• 应用程序类加载器(Application ClassLoader)：这个类加载器由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 实现。这个这个类加载器是 ClassLoader 中的getSystemClassLoader() 方法的返回值，所以一般称它为系统类加载器。它负责加载用户路径(ClassPath)上所指定的类库，开发者可以使用这个类加载器，如果应用程序没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

我们的应用程序都是由这3中类加载器互相配合进行加载的，如果有必要，还可以加入自己定义的类加载器。这些类加载器之间的关系一般如下图所示。“

上图中的类加载器之间的这种层次关系，称为类加载器的双亲委派模型。双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器，其余的类加载器都应该有自己的父类加载器。这里类加载器之间的父子关系一般不会以继承关系来实现，而是使用组 载器的代码。

双亲委托模型的工作过程是：如果一个类加载器收到了类加载器的请求，它首先不会自己尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，没一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜说范围中没有找到所需的类时，子加载类才会尝试自己去加载）。

使用双亲委派模型来组织类加载器之间的关系，有一个显而易见的好处是Java 类随着他的类加载器一起具备了一种优先级的层次关系。

双亲委派模型对于保证Java 程序的稳定性很重要，但它的实现却非常简单，实现双亲委派的代码都集中在java.lang.ClassLoader 的 loadClass() 方法中：先检查类是否被家再过，若没有则调用父加载器的loadClass() 方法，若父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器。如果父加载器失败，抛出 ClassNotFoundException 异常后，再调用自己的 finClass() 方法进行加载。

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException {
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // 首先检查类是否已经被家再过
        Class c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {
                    // 调用父加载器加载
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    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();
                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) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}