Java中ClassLoader类加载学习总结

双亲委派模型

类加载这个概念应该算是java语言的一种创新，目的是为了将类的加载过程与虚拟机解耦，达到”通过类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流“的目的。实现这个功能的代码模块就是类加载器。类加载器的基本模型就是大名鼎鼎的双亲委派模型(parents delegation model)。听上去很牛掰，其实逻辑很简单，在需要加载一个类的时候，我们首先判断该类是否已被加载，如果没有就判断是否已被父加载器加载，如果还没有再调用自己的findclass方法尝试加载。基本的模型就是这样(盗图侵删)：

实现起来也很简单，重点就是classloader类的loadclass方法，源码如下：

protected class<?> loadclass(string name, boolean resolve)
  throws classnotfoundexception
{
  synchronized (getclassloadinglock(name)) {
    // first, check if the class has already been loaded
    class<?> c = findloadedclass(name);
    if (c == null) {
      long t0 = system.nanotime();
      try {
        if (parent != null) {
          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) {
      
      class(c);
    }
    return c;
  }
}

突然感觉被逗了，怎么默认直接就抛了异常呢？其实是因为classloader这个类是一个抽象类，实际在使用时候会写个子类，这个方法会按照需要被重写，来完成业务需要的加载过程。

自定义classloader

在自定义classloader的子类时候，我们常见的会有两种做法，一种是重写loadclass方法，另一种是重写findclass方法。其实这两种方法本质上差不多，毕竟loadclass也会调用findclass，但是从逻辑上讲我们最好不要直接修改loadclass的内部逻辑。

个人认为比较好的做法其实是只在findclass里重写自定义类的加载方法。

为啥说这种比较好呢，因为前面我也说道，loadclass这个方法是实现双亲委托模型逻辑的地方，擅自修改这个方法会导致模型被破坏，容易造成问题。因此我们最好是在双亲委托模型框架内进行小范围的改动，不破坏原有的稳定结构。同时，也避免了自己重写loadclass方法的过程中必须写双亲委托的重复代码，从代码的复用性来看，不直接修改这个方法始终是比较好的选择。

当然，如果是刻意要破坏双亲委托模型就另说。

破坏双亲委托模型

为什么要破坏双亲委托模型呢？

其实在某些情况下，我们可能需要加载两个不同的类，但是不巧的是这两个类的名字完全一样，这时候双亲委托模型就无法满足我们的要求了，我们就要重写loadclass方法破坏双亲委托模型，让同一个类名加载多次。当然，这里说的破坏只是局部意义上的破坏。

但是类名相同了，jvm怎么区别这两个类呢？显然，这并不会造成什么世界观的崩塌，其实类在jvm里并不仅是通过类名来限定的，他还属于加载他的classloader。由不同classloader加载的类其实是互不影响的。

做一个实验。

我们先写两个类:

package com.mythsman.test;
public class hello {
  public void say() {
    system.out.println("this is from hello v1");
  }
}

package com.mythsman.test;
public class hello {
  public void say() {
    system.out.println("this is from hello v2");
  }
}

 

两个类名字一样，唯一的区别是方法的实现不一样。我们先分别编译，然后把生成的class文件重命名为hello.class.1和hello.class.2。

我们的目的是希望能在测试类里分别创建这两个类的实例。

接着我们新建一个测试类com.mythsman.test.main，在主函数里创建两个自定义的classloader：

classloader classloader1=new classloader() {
  @override
  public class<?> loadclass(string s) throws classnotfoundexception {
    try {
      if (s.equals("com.mythsman.test.hello")) {
        byte[] classbytes = files.readallbytes(paths.get("/home/myths/desktop/test/hello.class.1"));
        return defineclass(s, classbytes, 0, classbytes.length);
      }else{
        return super.loadclass(s);
      }
    }catch (ioexception e) {
      throw new classnotfoundexception(s);
    }
  }
};
classloader classloader2=new classloader() {
  @override
  public class<?> loadclass(string s) throws classnotfoundexception {
    try {
      if (s.equals("com.mythsman.test.hello")) {
        byte[] classbytes = files.readallbytes(paths.get("/home/myths/desktop/test/hello.class.2"));
        return defineclass(s, classbytes, 0, classbytes.length);
      }else{
        return super.loadclass(s);
      }
    }catch (ioexception e) {
      throw new classnotfoundexception(s);
    }
  }
};

这两个classloader的用途就是分别关联hello类的两种不同字节码，我们需要读取字节码文件并通过defineclass方法加载成class。注意我们重载的是loadclass方法，如果是重载findclass方法那么由于loadclass方法的双亲委托处理机制，第二个classloader的findclass方法其实并不会被调用。

那我们怎么生成实例呢？显然我们不能直接用类名来引用(名称冲突)，那就只能用反射了：

object hellov1=classloader1.loadclass("com.mythsman.test.hello").newinstance();
object hellov2=classloader2.loadclass("com.mythsman.test.hello").newinstance();
hellov1.getclass().getmethod("say").invoke(hellov1);
hellov2.getclass().getmethod("say").invoke(hellov2);

 

输出：

this is from hello v1
this is from hello v2

 

ok，这样就算是完成了两次加载，但是还有几个注意点需要关注下。

两个类的关系是什么

显然这两个类并不是同一个类，但是他们的名字一样，那么类似isinstance of之类的操作符结果是什么样的呢：

system.out.println("class:"+hellov1.getclass());
system.out.println("class:"+hellov2.getclass());
system.out.println("hashcode:"+hellov1.getclass().hashcode());
system.out.println("hashcode:"+hellov2.getclass().hashcode());
system.out.println("classloader:"+hellov1.getclass().getclassloader());
system.out.println("classloader:"+hellov2.getclass().getclassloader());

输出：

class:class com.mythsman.test.hello
class:class com.mythsman.test.hello
hashcode:1581781576
hashcode:1725154839
classloader:com.mythsman.test.main$1@5e2de80c
classloader:com.mythsman.test.main$2@266474c2

 

他们的类名的确是一样的，但是类的hashcode不一样，也就意味着这两个本质不是一个类，而且他们的类加载器也不同(其实就是main的两个内部类)。

这两个类加载器跟系统的三层类加载器是什么关系

以第一个自定义的类加载器为例：

system.out.println(classloader1.getparent().getparent().getparent());
system.out.println(classloader1.getparent().getparent());
system.out.println(classloader1.getparent());
system.out.println(classloader1 );
system.out.println(classloader.getsystemclassloader());

输出：

null
sun.misc.launcher$extclassloader@60e53b93
sun.misc.launcher$appclassloader@18b4aac2
com.mythsman.test.main$1@5e2de80c
sun.misc.launcher$appclassloader@18b4aac2

我们可以看到，第四行就是这个自定义的classloader，他的父亲是appclassloader，爷爷是extclassloader，太爷爷是null，其实就是用c写的bootstrapclassloader。而当前系统的classloader就是这个appclassloader。

当然，这里说的父子关系并不是继承关系，而是组合关系，子classloader保存了父classloader的一个引用(parent)。