ClassLoader体系结构

一、4类ClassLoader
(1) Bootstrap ClassLoader/启动类加载器
     主要负责jdk_home/lib目录下的核心 api 或 -Xbootclasspath 选项指定的jar包装入工作.
(2) Extension ClassLoader/扩展类加载器
     主要负责jdk_home/lib/ext目录下的jar包或 -Djava.ext.dirs 指定目录下的jar包装入工作
(3) System ClassLoader/系统类加载器
     主要负责java -classpath/-Djava.class.path所指的目录下的类与jar包装入工作.
(4) User Custom ClassLoader/用户自定义类加载器(java.lang.ClassLoader的子类)
     在程序运行期间, 通过java.lang.ClassLoader的子类动态加载class文件, 体现java动态实时类装入特性.

 

二、类加载器的特性：
1. 每个ClassLoader都维护了一份自己的名称空间， 同一个名称空间里不能出现两个同名的类。
2. 为了实现java安全沙箱模型顶层的类加载器安全机制, java默认采用了 ” 双亲委派的加载链 ” 结构.

    如下图:

 

    类图如下：

    类图中， BootstrapClassLoader是一个单独的java类，其实在这里，不应该叫他是一个java类。因为它已经完全不用java实现了（c++实现）。它是在jvm启动时，就被构造起来的，负责java平台核心库。启动类加载实现bootstrap classLoader类加载原理探索。
    自定义类加载器加载一个类的步骤：

    ClassLoader 类加载逻辑分析，以下逻辑是除 BootstrapClassLoader 外的类加载器加载流程:

// 检查类是否已被装载过
Class c = findLoadedClass(name);
if (c == null ) {
     // 指定类未被装载过
     try {
         if (parent != null ) {
             // 如果父类加载器不为空， 则委派给父类加载
             c = parent.loadClass(name, false );
         } else {
             // 如果父类加载器为空， 则委派给启动类加载加载
             c = findBootstrapClass0(name);
         }
     } catch (ClassNotFoundException e) {
         // 启动类加载器或父类加载器抛出异常后， 当前类加载器将其
         // 捕获， 并通过findClass方法， 由自身加载
         c = findClass(name);
     }
}

 

    用Class.forName加载类，Class.forName使用的是被调用者的类加载器来加载类的.这种特性, 证明了java类加载器中的名称空间是唯一的, 不会相互干扰.即在一般情况下, 保证同一个类中所关联的其他类都是由当前类的类加载器所加载的.

public static Class forName(String className)
     throws ClassNotFoundException {
     return forName0(className, true , ClassLoader.getCallerClassLoader());
}
 
private static native Class forName0(String name, boolean initialize,
ClassLoader loader)
     throws ClassNotFoundException;

 

上图中 ClassLoader.getCallerClassLoader 就是得到调用当前forName方法的类的类加载器
 
线程上下文类加载器
    java默认的线程上下文类加载器是 系统类加载器(AppClassLoader).

// 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" );
}

 

    以上代码摘自sun.misc.Launch的无参构造函数Launch()。使用线程上下文类加载器, 可以在执行线程中, 抛弃双亲委派加载链模式, 使用线程上下文里的类加载器加载类.典型的例子有, 通过线程上下文来加载第三方库jndi实现, 而不依赖于双亲委派.
    大部分java app服务器(jboss, tomcat..)也是采用contextClassLoader来处理web服务。还有一些采用 hotswap 特性的框架, 也使用了线程上下文类加载器, 比如 seasar (full stack framework in japenese).
线程上下文从根本解决了一般应用不能违背双亲委派模式的问题.

 

使java类加载体系显得更灵活.
    随着多核时代的来临, 相信多线程开发将会越来越多地进入程序员的实际编码过程中. 因此,在编写基础设施时， 通过使用线程上下文来加载类, 应该是一个很好的选择.

    当然, 好东西都有利弊. 使用线程上下文加载类, 也要注意, 保证多根需要通信的线程间的类加载器应该是同一个,防止因为不同的类加载器, 导致类型转换异常(ClassCastException).