类加载器ClassLoader的理解

Posted 2020-09-07

  最近在做一个热加载Class的小组件，这个组件需要对类加载器ClassLoader有所了解，我就顺便借这个机会把学到的一点皮毛与大家分享一下。

 从Class文件开始

ClassLoader，顾名思义就是类加载器。简单的说就是把Class文件加载到JVM中，之后程序就能正常的运行了。

我们平时写的代码都是.java格式的文件，但是这个文件是不能够直接运行的。比如下面这个简单的测试程序Test.java

1 public class Test {
2 
3     public static void main(String[] args) {
4         System.out.println("Testing");
5     }
6 }

在文件夹下看，就是这么一个文件：

 

我们在命令行下编译一下这个Java文件：

1 javac Test.java 

然后就可以在目录下看到生成的class文件，也就是JVM可以识别运行的文件。

 

Java自带的类加载器

在介绍类路径之前，先来聊一下环境变量。

 

Java自带有三个类加载器：

 

Bootstrap ClassLoader:主要加载核心类库，%Java_HOME%\\lib 下的rt.jar、resources.jar、charsets.jar和class等,总之就是jdk安装目录下lib目录下的一些核心jar包。

Extention ClassLoader 扩展的类加载器，主要加载目录%JRE_HOME%\\lib\\ext目录下的jar包和class文件，就是JRE安装目录下lib目录下ext目录下的jar和class文件。

Appclass Loader也称为SystemAppClass应用程序加载器 加载当前应用的classpath的所有类，这个就是很好理解了，就是我们平时自己写的项目类路径下的类。

 

 

双亲委派机制

接下来我先祭出一张常见的图：

 

双亲委派机制的意思是：一个类加载器遇到一个加载类的请求，首先不会自己去加载，而是看自己的父加载器能否加载这个类，然后一级一级往上传直到遇到能够加载这个类的加载器。

简单可以形容为一家几口吃苹果：
小明：爸爸，这苹果你吃吗？
小明的爸爸：我先问问你爷爷，爸，这苹果你吃吗？
小明的爷爷：你们真孝顺，那我就恭敬不如从命啦。

如果遇到顶层的父类加载器无法加载，该怎么办？这个时候，就往下找，找到第一个能加载这个类的加载器
小明：爸爸，这苹果你吃吗？
小明的爸爸：我先问问你爷爷，爸，这苹果你吃吗？
小明的爷爷：牙不好啦，我不吃啦你们吃吧。
小明的爸爸：好的，我的牙口还不错，那我就吃了。

 

那么为什么需要一个机制呢，原因主要是为了避免类加载程序的混乱。

比如Java官方指定了一个java.lang.String类，然后你自己又重新写了一个java.lang.String类的类。这个时候，你想import一个String类型，就没有办法判断到底这个String是哪个String了。

当然这边要多说一句，父类加载器不等于父类，也就是上面的三个类加载器并不是继承关系。

 

自定义ClassLoader

刚刚那张图大家应该已经发现了，除了三个系统自带的ClassLoader以外，最底层还有几个自定义的类加载器。

没错，原来的类加载器只是按照特定的方式加载指定目录下的jar包，那么如果你想按照自己的要求加载一些东西呢？这就需要你自己去定义一个classloader了。

比如以我为例，我希望可以多次重新加载同一个Class。

可是在ClassLoader中的加载class的方法loadClass()中，有一个  findLoadedClass() 方法来判断Class是否已经被加载的操作，不符合要求，而且loadClass()方法中也会按照双亲委派去找寻父类加载器，不符合要求。

我的步骤

1. 编写一个类继承自ClassLoader抽象类。 
2. 复写它的findClass()方法，直接调用findClass()来找寻Class文件，而不是loadClass()。
3. 在findClass()方法中调用defineClass()，defineClass()将class二进制内容转换成Class对象。 

这样子，就实现了我的热加载Class的目的。