【JVM】类加载器及双亲委派机制实例解析-白红宇

一、类加载器及双亲委派机制介绍

在JVM中，一个类被加载到虚拟机这个过程包括有3个步骤，即加载、连接和初始化。而加载这个过程，就是由类加载器ClassLoader进行加载的，类加载器天生就负责这个职责。

Java本身给我们提供了几种类型的类加载器，启动类加载器Bootstrap ClassLoader、扩展类加载器Extension ClassLoader、应用类加载器App ClassLoader，除了上面3种，我们也可以定义我们自己的类加载器，此时我们只需要继承ClassLoader类，重写其findClass()方法即可。

当然，有时候，你以为的并不是你以为的，当我们用自定义类加载器去加载类路径ClassPath下某个class文件时，然后调用该Class对象的getClassLoader()方法时，我们会发现，加载该类的类加载器，并不是我们自定义的加载器，至于为什么？下文将会讲到。下图是JVM类加载器机制

1、启动类加载器Bootstrap ClassLoader

启动类加载器,负责%JRE_HOME/lib/目录下的相关类文件，比如rt.jar、tools.jar等等，比如说我们的String类存放在rt.jar中，器加载器就是Bootstrap ClassLoader

2、扩展类加载器Extension ClassLoader

扩展类加载器,负责%JRE_HOME/lib/ext目录下的相关类文件，比如rt.jar、tools.jar等等

3、应用类加载器App ClassLoader

应用类加载器，负责加载应用程序类路径下的class文件。

说到类路径的问题，我们解释一下，java的类路径指的是我们配置的系统环境变量的值：CLASSPATH,但又不局限于这个值。小编先打印下我们本地的classpath的值：

.;D:\development\jdk\lib\dt.jar;D:\development\jdk\lib\tools.jar;

你会发现，这根本就不是我们用的开发工具中的目录呀，那么JVM是怎么加载到我们在eclipse上编写的类呢？答案是eclipse已经帮我们弄好了一切。

下边我们举个例子，看下String类的类加载器是什么：

System.out.println(String.class.getClassLoader());

上面这句代码输出null。为什么呢？因为如果一个类是被Bootstrap ClassLoader或者Extension ClassLoader加载时，getClassLoader()规定输出null。又因为String类存在rt.jar中，将会被Bootstrap ClassLoader加载，所以输出null。

谈及类加载器，我们不得不说类的双亲委派机制，一句话总结双亲委派机制，小编总结成一句话：

如果自定义加载器P有父加载器P1，那么在加载前就将加载任务委派给其父亲P1，如果P1也存在父加载器P2，那么将加载任务委派给P2，如果最顶层的Bootstrap ClassLoader还加载不到，那么就再逆着顺序加载，直到类被加载到~~

二、`ClassLoader`类特性介绍

1、每一个Class实例都包含一个ClassLoader引用

因此，我们总是能通过Class对象的getClassLoader()方法获取其类加载器。当然了，就如上面说的，如果一个类是被Bootstrap ClassLoader或者Extension ClassLoader加载时，getClassLoader()规定输出null。这是一个需要我们注意的点。

2、对于数组类型[]对象，它们不是由类加载器ClassLoader去进行加载的，而是Java虚拟机根据需要自动创建的。我们通过数组类型的Class对象的getClassLoader()方法返回的值跟数组里边元素所使用的的类加载器一样，但如果数组元素为原始类型int啥的，则getClassLoader()方法将返回null
```
// sun.misc.Launcher$AppClassLoader@73d16e93ClassLoaderTest[] array = new ClassLoaderTest[5];System.out.println(array.getClass().getClassLoader());// nullint[] intArray = new int[3];System.out.println(intArray.getClass().getClassLoader());复制代码
```

3、我们可以通过继承ClassLoader类，来实现自己的类加载器

/** * 自定义类加载器 * @Author jiawei huang * @Since 2019年8月7日 * @Version 1.0 */public class MyClassLoader extends ClassLoader {    // 如果我们从其他地方进行加载，我们可以指定路径    private String classpath;    public MyClassLoader(String classPath) {    	classpath = classPath;    }    public MyClassLoader() {    }    @Override    protected Class
     findClass(String name) throws ClassNotFoundException {    	Class clazz = null;    	// 获取该class文件字节码数组    	byte[] classData = getClassData();    	if (classData != null) {    		// 将class的字节码数组转换成Class类的实例    		clazz = defineClass(name, classData, 0, classData.length);    	}    	return clazz;    }        private byte[] getClassData() {    	byte[] bytes = null;    	File file = new File(classpath);    	if (file.exists()) {    		// 从文件中读取class字节数据    		FileInputStream in = null;    		ByteArrayOutputStream out = null;    		try {    			in = new FileInputStream(file);    			out = new ByteArrayOutputStream();        			byte[] buffer = new byte[1024];    			int size = 0;    			while ((size = in.read(buffer)) != -1) {    				out.write(buffer, 0, size);    			}    		} catch (IOException e) {    			e.printStackTrace();    		} finally {    			try {    				in.close();    			} catch (IOException e) {    				e.printStackTrace();    			}    		}    		bytes = out.toByteArray();    	}    	return bytes;    }}复制代码

假设我们在ex包路径下有个Main.java,看看我们下面的输出：

A.javaMyClassLoader loader = new MyClassLoader();Class
     clazzClass = loader.loadClass("ex.Main");// 1System.out.println(clazzClass.getClassLoader());复制代码

上面1处将输出sun.misc.Launcher$AppClassLoader@73d16e93,我们可能会问，明明我是用自己的类加载器去加载ex.Main的呀，为什么却输出AppClassLoader这个类加载器呢？其实这就是双亲委派机制，MyClassLoader把加载任务给到其父加载器App ClassLoader，刚好ex.Main又处于类路径下，所以App ClassLoader加载之后就直接返回了。

4、一个类整个生命周期只会被加载一次，有且仅有一次

5、支持并行加载的加载器称为并行加载器，但前提是，我们必须在自定义加载器的初始化时，调用ClassLoader.registerAsParallelCapable();方法注册自己,怎么做呢？我们看看URLClassLoader的源码。

static {    // 注册自己    ClassLoader.registerAsParallelCapable();}复制代码

6、在委托模型不是严格分层的情况下，自定义类加载器需要具有并行能力，否则类加载可能导致死锁，因为加载器锁在类加载过程中一直持有。

详情我们看下ClassLoader中loadClass()方法源码：

protected Class
     loadClass(String name, boolean resolve)    throws ClassNotFoundException{    // 这里有个锁    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {        1、先检查这个名称的类是否已经被加载过，如果是，就不再加载了，这也印证了我们第4点说的一个类只会被加载一次        Class
     c = findLoadedClass(name);        // 2、如果该类没有被加载，那么就进行加载        if (c == null) {            long t0 = System.nanoTime();            try {                // 3、如果存在父加载器，就进行委派，这就是双亲委派机制的原理                if (parent != null) {                    c = parent.loadClass(name, false);                } else {                    // 4、去`Bootstrap classloader`加载                    c = findBootstrapClassOrNull(name);                }            } catch (ClassNotFoundException e) {                // ClassNotFoundException thrown if class not found                // from the non-null parent class loader            }            // 5、如果3，4都没有加载到，那就执行我们自定义的classloader，这也是为什么我们要重写findClass方法的原因所在            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;    }}复制代码

7、我们不仅仅可以从文件系统中对类进行加载，我们还可以从网络上进行class文件的加载，获取byte[]，然后通过ClassLoader的defineClass()将byte[]转换成Class对象，最后通过Class.newInstance()即可转成Java对象啦~~~

ClassLoader loader = new NetworkClassLoader(host, port);Object main = loader.loadClass("Main", true).newInstance();复制代码

三、`SpringBoot`中，构造器为什么要加上`ClassLoader`参数？

因为初始化过程中，load()方法需要从不同的地方去加载类文件。

protected void load(ApplicationContext context, Object[] sources) {    if (logger.isDebugEnabled()) {    	logger.debug(    			"Loading source " + StringUtils.arrayToCommaDelimitedString(sources));    }    BeanDefinitionLoader loader = createBeanDefinitionLoader(    		getBeanDefinitionRegistry(context), sources);    if (this.beanNameGenerator != null) {    	loader.setBeanNameGenerator(this.beanNameGenerator);    }    if (this.resourceLoader != null) {    	loader.setResourceLoader(this.resourceLoader);    }    if (this.environment != null) {    	loader.setEnvironment(this.environment);    }    loader.load();}复制代码

一、类加载器及双亲委派机制介绍

二、ClassLoader类特性介绍

三、SpringBoot中，构造器为什么要加上ClassLoader参数？

二、`ClassLoader`类特性介绍

三、`SpringBoot`中，构造器为什么要加上`ClassLoader`参数？