类加载的方式

显示加载：代码中调用ClassLoader加载class对象，比如直接使用Class.forName(name)或this.getClass().getClassLoader().loadClass()加载class对象

隐式加载：不直接在代码中调用ClassLoader加载class对象，而是通过虚拟机自动加载到内存，比如加载某个类的class文件时，该类的class文件中引用了另外一个类的对象，此时额外引用的类将通过JVM自动加载到内存


类的唯一性

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认其在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：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，即使这两个类源自同一个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。

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public static void main(String[] args) {
        String rootDir = "D:\\xxx\\src\\";
        try {
            //创建自定义的类的加载器1
            UserClassLoader loader1 = new UserClassLoader(rootDir);
            Class clazz1 = loader1.findClass("xxx.java.User");

            //创建自定义的类的加载器2
            UserClassLoader loader2 = new UserClassLoader(rootDir);
            Class clazz2 = loader2.findClass("xxx.java.User");

            System.out.println(clazz1 == clazz2); //clazz1与clazz2对应了不同的类模板结构。
            System.out.println(clazz1.getClassLoader());
            System.out.println(clazz2.getClassLoader());
    }
    
    //结果为：false
	//				xxx.java.UserClassLoader@1b6d3586
	//				xxx.java.UserClassLoader@74a14482

命名空间

每个类加载器都有自己的命名空间，命名空间由该加载器及所有的父加载器所加载的类组成。

在同一命名空间中，不会出现类的完整名字（包括类的包名）相同的两个类；在不同的命名空间中，有可能会出现类的完整名字（包括类的包名）相同的两个类

在大型应用中，我们往往借助这一特性，来运行同一个类的不同版本。


类加载器分类

引导(启动)类加载器

这个类加载使用C/C++语言实现的,嵌套在JVM内部

1、它用来加载Java的核心类库JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、resource.jar或sum.boot.class.path路径下的内容用于提供JVM自身需要的类(String类就是使用的这个类加载器)

2、由于安全考虑，Bootstrap启动类加载器只加载包名为java、javax、sun等开头的类

3、并不继承自java.lang.ClassLoader，没有父加载器

4、加载扩展类和应用程序类加载器，并指定为他们的父类加载器


自定义加载器

将所有派生于抽象类ClassLoader的类加载器都划分为自定义类加载器）

1、Java语言编写

2、派生于ClassLoader类，父类加载器为启动类加载器

3、从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类，或从JDK的安装目录的jre/lib/ext子目录(扩展目录)下加载类库。（如果用户创建的JAR放在此目录下，也会自动由扩展类加载器加载）


扩展类加载器

1、Java语言编写

2、派生于ClassLoader类,父类加载器为启动类加载器

3、从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库,或从JDK的安装目录的jre/lib/ext子目录(扩展目录)下加载类库（如果用户创建的JAR放在此目录下，也会自动由扩展类加载器加载）


应用程序(系统)类加载器

1、java语言编写

2、派生于ClassLoader类,父类加载器为扩展类加载器

3、它负责加载环境变量classpath或系统属性java.class.path指定路径下的类库

4、该类加载是程序中默认的类加载器

5、通过ClassLoader的getSystemClassLoader()方法可以获取到该类加载器


用户自定义类加载器

目的

隔离记载类

修改类的加载方式

扩展加载源

防止源码泄露


方法

1）重写 loadClass() 方法（不推荐,这个方法会保证类的双亲委派机制）

2）重写 findClass() 方法 –>推荐

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。建议的做法是只在findClass()里重写自定义类的加载方法,根据参数指定类的名字,返回对应的Class对象的引用

获取ClassLoader的方法

注意：

loadClass()这个方法收i实现双亲委派模型逻辑的地方，擅自修改这个方法会导致模型被破坏，容易造成问题。因此最好避免重写

loadClass方法过程中必须写双亲委派的重复代码，从代码复用性来说，不直接修改比较好


ClassLoader源码

主要方法

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public final ClassLoader getParent()

返回该类加载器的超类加载器


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public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException

加载名称为name的类，返回结果为java.lang.Class类的实例（点击查看源码）如果找不到类，则返回ClassNot FoundException 异常。该方法中的逻辑就是双亲委派模式的实现


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protected Class<?> findClass (String name) throws ClassNotFoundException

查找二进制名称为name的类，返回结果为java.lang.Class类的实例（点击查看源码）这是一个受保护的方法，JVM鼓励我们重写此方法，需要自定义加载器遵循双亲委托机制，该方法会在检查完父类加载器之后被loadClass()方法调用。


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protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)

根据给定的字节数组b转换为Class的实例，off和len参数表示实际Class信息在byte数组中的位置和长度，其中byte数组b是ClassLoader从外部获取的这是受保护的方法，只有在自定义ClassLoader子类中可以使用（点击查看源码）


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protected final void resolveClass(Class<?> c)

链接指定的一个Java类。使用该方法可以使用类的Class对象创建完成的同时也被解析（点击查看源码）

SecureClassLoader和URLClassLoader(*)

SecureClassLoader扩展了ClassLoader，新增了几个对代码源位置及证书的验证和对class源码的访问权限的方法

URLClassLoader为findClass，findResource等在ClassLoader抽象类中没实现的方法提供具体的实现，新增了协助取得字节码流的功能。在自定义类的加载器时，如果没有复杂的需求，一般直接继承URLClassLoader


Class.forName()与ClassLoader.loadClass()

1、Class.forName()：是一个静态方法，最常用的是Class.forName(String className)

根据传入的类的全限定名返回一个 Class 对象。该方法在将 Class 文件加载到内存的同时，会执行类的初始化。

2、ClassLoader.loadClass()：这是一个实例方法，需要一个 ClassLoader 对象来调用该方法。

该方法将 Class 文件加载到内存时，并不会执行类的初始化，直到这个类第一次使用时才进行初始化

该方法因为需要得到一个 ClassLoader 对象，所以可以根据需要指定使用哪个类加载器

双亲委派机制

双亲委派机制在loadClass方法中的体现

java虚拟机对class文件采用按需加载的方式进行加载，当需要使用该类时才会将它的class文件加载到内存中生成class对象

1、如果一个类加载收到了类加载请求,它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类加载器去执行

2、如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归,请求最终将到达顶层的启动类加载器

3、如果父类的加载器可以完成类的加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式


优势

1、避免类的重复加载，确保一个类的全局唯一性（当父ClassLoader已经加载了该类的时候,就没有必要子ClassLoader再加载一次）

2、保护程序的安全，防止API随意被篡改

弊端

顶层的ClassLoader无法访问底层的ClassLoader所加载的类


破坏双亲委派机制

第一次破坏双亲委派机制：在双亲委派模型出现之前（JDK 1.2面世以前）

第二次破坏双亲委派机制：线程上下文类加载器ClassLoader.getSystemClassLoader( )

第二次破坏双亲委派机制：用户对程序动态性的追求而导致的。如：代码热替换(Hot Swap)、模块热部署(Hot Deployment)