java ClassLoader机制详细讲解

要深入了解classloader，首先就要知道classloader是用来干什么的，顾名思义，它就是用来加载class文件到jvm，以供程序使用的。我们知道，java程序可以动态加载类定义，而这个动态加载的机制就是通过classloader来实现的，所以可想而知classloader的重要性如何。

看到这里，可能有的朋友会想到一个问题，那就是既然classloader是用来加载类到jvm中的，那么classloader又是如何被加载呢？难道它不是java的类？

没有错，在这里确实有一个classloader不是用java语言所编写的，而是jvm实现的一部分，这个classloader就是bootstrap classloader（启动类加载器），这个classloader在jvm运行的时候加载java核心的api以满足java程序最基本的需求，其中就包括用户定义的classloader，这里所谓的用户定义是指通过java程序实现的classloader，一个是extclassloader，这个classloader是用来加载java的扩展api的，也就是/lib/ext中的类，一个是appclassloader，这个classloader是用来加载用户机器上classpath设置目录中的class的，通常在没有指定classloader的情况下，程序员自定义的类就由该classloader进行加载。

当运行一个程序的时候，jvm启动，运行bootstrap classloader，该classloader加载java核心api（extclassloader和appclassloader也在此时被加载），然后调用extclassloader加载扩展api，最后appclassloader加载classpath目录下定义的class，这就是一个程序最基本的加载流程。

上面大概讲解了一下classloader的作用以及一个最基本的加载流程，接下来将讲解一下classloader加载的方式，这里就不得不讲一下classloader在这里使用了双亲委托模式进行类加载。

每一个自定义classloader都必须继承classloader这个抽象类，而每个classloader都会有一个parent classloader，我们可以看一下classloader这个抽象类中有一个getparent()方法，这个方法用来返回当前classloader的parent，注意，这个parent不是指的被继承的类，而是在实例化该classloader时指定的一个classloader，如果这个parent为null，那么就默认该classloader的parent是bootstrap classloader，这个parent有什么用呢？

我们可以考虑这样一种情况，假设我们自定义了一个clientdefclassloader，我们使用这个自定义的classloader加载java.lang.string，那么这里string是否会被这个classloader加载呢？事实上java.lang.string这个类并不是被这个clientdefclassloader加载，而是由bootstrap classloader进行加载，为什么会这样？实际上这就是双亲委托模式的原因，因为在任何一个自定义classloader加载一个类之前，它都会先委托它的父亲classloader进行加载，只有当父亲classloader无法加载成功后，才会由自己加载，在上面这个例子里，因为java.lang.string是属于java核心api的一个类，所以当使用clientdefclassloader加载它的时候，该classloader会先委托它的父亲classloader进行加载，上面讲过，当classloader的parent为null时，classloader的parent就是bootstrap classloader，所以在classloader的最顶层就是bootstrap classloader，因此最终委托到bootstrap classloader的时候，bootstrap classloader就会返回string的class。

我们来看一下classloader中的一段源代码：

 protected synchronized class loadclass(string name, boolean resolve) 
  throws classnotfoundexception 
    { 
  // 首先检查该name指定的class是否有被加载 
  class c = findloadedclass(name); 
  if (c == null) { 
    try { 
    if (parent != null) { 
      //如果parent不为null，则调用parent的loadclass进行加载 
   = parent.loadclass(name, false); 
    } else { 
      //parent为null，则调用bootstrapclassloader进行加载 
      c = findbootstrapclass0(name); 
    } 
    } catch (classnotfoundexception e) { 
      //如果仍然无法加载成功，则调用自身的findclass进行加载       
      c = findclass(name); 
    } 
  } 
  if (resolve) { 
    resolveclass(c); 
  } 
  return c; 
    } 

从上面一段代码中，我们可以看出一个类加载的大概过程与之前我所举的例子是一样的，而我们要实现一个自定义类的时候，只需要实现findclass方法即可。

为什么要使用这种双亲委托模式呢？

第一个原因就是因为这样可以避免重复加载，当父亲已经加载了该类的时候，就没有必要子classloader再加载一次。

第二个原因就是考虑到安全因素，我们试想一下，如果不使用这种委托模式，那我们就可以随时使用自定义的string来动态替代java核心api中定义类型，这样会存在非常大的安全隐患，而双亲委托的方式，就可以避免这种情况，因为string已经在启动时被加载，所以用户自定义类是无法加载一个自定义的classloader。

上面对classloader的加载机制进行了大概的介绍，接下来不得不在此讲解一下另外一个和classloader相关的类，那就是class类，每个被classloader加载的class文件，最终都会以class类的实例被程序员引用，我们可以把class类当作是普通类的一个模板，jvm根据这个模板生成对应的实例，最终被程序员所使用。

我们看到在class类中有个静态方法forname，这个方法和classloader中的loadclass方法的目的一样，都是用来加载class的，但是两者在作用上却有所区别。
class<?> loadclass(string name)
class<?> loadclass(string name, boolean resolve)
我们看到上面两个方法声明，第二个方法的第二个参数是用于设置加载类的时候是否连接该类，true就连接，否则就不连接。

说到连接，不得不在此做一下解释，在jvm加载类的时候，需要经过三个步骤，装载、连接、初始化。装载就是找到相应的class文件，读入jvm，初始化就不用说了，最主要就说说连接。

连接分三步，第一步是验证class是否符合规格，第二步是准备，就是为类变量分配内存同时设置默认初始值，第三步就是解释，而这步就是可选的，根据上面loadclass方法的第二个参数来判定是否需要解释，所谓的解释根据《深入jvm》这本书的定义就是根据类中的符号引用查找相应的实体，再把符号引用替换成一个直接引用的过程。有点深奥吧，呵呵，在此就不多做解释了，想具体了解就翻翻《深入jvm吧》，呵呵，再这样一步步解释下去，那就不知道什么时候才能解释得完了。

我们再来看看那个两个参数的loadclass方法，在java api 文档中，该方法的定义是protected，那也就是说该方法是被保护的，而用户真正应该使用的方法是一个参数的那个，一个参数的loadclass方法实际上就是调用了两个参数的方法，而第二个参数默认为false，因此在这里可以看出通过loadclass加载类实际上就是加载的时候并不对该类进行解释，因此也不会初始化该类。而class类的forname方法则是相反，使用forname加载的时候就会将class进行解释和初始化，forname也有另外一个版本的方法，可以设置是否初始化以及设置classloader，在此就不多讲了。

不知道上面对这两种加载方式的解释是否足够清楚，就在此举个例子吧，例如jdbc driver的加载，我们在加载jdbc驱动的时候都是使用的forname而非是classloader的loadclass方法呢？我们知道，jdbc驱动是通过drivermanager，必须在drivermanager中注册，如果驱动类没有被初始化，则不能注册到drivermanager中，因此必须使用forname而不能用loadclass。

通过classloader我们可以自定义类加载器，定制自己所需要的加载方式，例如从网络加载，从其他格式的文件加载等等都可以，其实classloader还有很多地方没有讲到，例如classloader内部的一些实现等等，

  通过此文，小编希望大家对classloader 机制有所了解,谢谢支持！