类加载器

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一、类与类加载器的关系
二、双亲委派模型

虚拟机设计团队把类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流”这个动作放到了 Java 虚拟机 外部 去实现,以便让应用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”。

1、类与类加载器的关系

类加载器虽然用于实现类的加载动作,但它在 Java 程序中起到的作用却远远不限于类加载阶段。对于任意一个类,都需要由 加载它的类加载器 和 这个类本身 一同确立其在 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。换句话说:比较两个类是否“相等”,只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义,否则,即使这两个类来源于同一个 Class 文件,被同一个虚拟机加载,只要加载他们的类加载器不同,那这两个类就必定不相等。

这里所指的“相等”,包括代表类的 Class 对象的 equals() 方法、isAssingableFrom() 方法、isInstance() 方法的返回结构,也包括使用 instanceOf 关键字做对象所属关系判定等情况。如果没有注意到类加载器的影响,在某些情况下可能会产生具有迷惑性的结果,如下面代码,显示了不同的类加载器对 instanceof 关键字运算的结构的影响。
不同的类加载器对 instanceof 关键字运算的结果的影响.png

运行结果:
上面代码构造了一个简单的类加载器。它可以加载与自己在统一路径下的 Class 文件,我们使用这个类加载器去加载了一个名为 “com.np.vm.classloading.ClassLoaderTest” 的类,并实例化了这个类的对象。两行输出结果中,从第一句可以看出,这个对象确实是 类 com.np.vm.classloading.ClassLoaderTest 实例化出来的对象,但从第二句可以发现,这个对象与类 com.np.vm.classloading.ClassLoaderTest 做所属类型检查的时候却反悔了 false,这是因为虚拟机中存在了两个 ClassLoaderTest 类,一个是由系统应用程序加载器加载的,另外一个是由我们自定义的类加载器加载的,虽然是来自同一个 Class 文件,但依然是两个独立的类,做对象所属类型检查时结果自然为 false。

二、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,这个类加载器使用 C++ 语言实现,是虚拟机自身的一部分;另一种就是所有其他的类加载器,这些类加载器都由 Java 语言实现,独立于虚拟机外部,并且全都继承自抽象类 java.lang.ClassLoader。
从 Java 开发人员的角度来看,类加载器还可以划分得更细致一些,绝大部分 Java 程序都会使用到以下 3 中系统提供的类加载器。

  • 启动类加载器:这个类加载器负责将存放在 <JAVA_HOME>\lib 目录中的,或者被 -Xbootclasspath 参数所指定的路径中的,并且是虚拟机识别的类库加载器到虚拟机内存中。启动类加载器无法被 Java 程序直接引用,用户在编写自定义类加载器时,如果需要把加载请求委派给引导类加载器,那直接使用 null 代替即可。
  • 扩展类加载器:这个加载器由 sum.misc.Launcher$ExtClassLoader 实现,它负责加载 <JAVA_HOME>\lib\ext 目录中的,或者被 java.ext.dirs 系统变量所指定的路径中的所有类库,开发者可以直接使用扩展类加载器。
  • 应用程序加载器:这个类加载器由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 实现。由于这个类加载器是 ClassLoader 中的 geSystemClassLoader() 方法的返回值,所以一般也称为系统类加载器。它负责加载用户类路径(classPath)上所指定的类库,如果应用程序中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。
    类加载器双亲委派模型.png
    上图展示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外,其余的类加载器都应当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的关系来实现,而是都使用组合关系来复用父加载器的代码。
    双亲委派模型的工作过程是: 如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每一个层次的类加载器都是如此,因此所有的类加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中,只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求(它的搜索范围中没有找到所需的类)时,自加载器才会尝试自己去加载。
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