轉(zhuǎn)載自?深度分析Java的ClassLoader機制（源碼級別）

Java中的所有類，必須被裝載到jvm中才能運行，這個裝載工作是由jvm中的類裝載器完成的，類裝載器所做的工作實質(zhì)是把類文件從硬盤讀取到內(nèi)存中，JVM在加載類的時候，都是通過ClassLoader的loadClass（）方法來加載class的，loadClass使用雙親委派模式。

為了更好的理解類的加載機制，我們來深入研究一下ClassLoader和他的loadClass（）方法。

源碼分析

先來認識下我們今天的主角?public abstract class ClassLoader類，他是一個抽象類，sun公司是這么解釋這個類的：

大致意思如下：

類加載器（class loader）是一個負責加載JAVA類（classes）的對象，ClassLoader類是一個抽象類，需要給出類的二進制名稱，class loader嘗試定位或者產(chǎn)生一個class的數(shù)據(jù)，一個典型的策略是把二進制名字轉(zhuǎn)換成文件名然后到文件系統(tǒng)中找到該文件。

接下來我們看loadClass方法的實現(xiàn)方式：

這個是整個方法的實現(xiàn)，后面我們會對他做分解，還是來看sun公司對該方法的解釋：

大致內(nèi)容如下:

• 使用指定的二進制名稱來加載類，這個方法的默認實現(xiàn)按照以下順序查找類：?

  • 調(diào)用findLoadedClass(String)方法檢查這個類是否被加載過?

  • 使用父加載器調(diào)用loadClass(String)方法，如果父加載器為Null，類加載器裝載虛擬機內(nèi)置的加載器

  • 調(diào)用findClass(String)方法裝載類

• 如果，按照以上的步驟成功的找到對應的類，并且該方法接收的resolve參數(shù)的值為true,那么就調(diào)用resolveClass(Class)方法來處理類。??ClassLoader的子類最好覆蓋findClass(String)而不是這個方法(loadClass)。?除非被重寫，這個方法默認在整個裝載過程中都是同步的（線程安全的）

接下來，我們開始分析該方法。

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)?該方法的訪問控制符是protected，也就是說該方法同包內(nèi)和派生類中可用。返回值類型Class <?>，這里用到泛型。這里使用通配符?作為泛型實參表示對象可以接受任何類型(類類型)。因為該方法不知道要加載的類到底是什么類，所以就用了通用的泛型。String name要查找的類的名字，boolean resolve，一個標志，true表示將調(diào)用resolveClass(c)處理該類

throws ClassNotFoundException?該方法會拋出找不到該類的異常，這是一個非運行時異常

synchronized (getClassLoadingLock(name))?看到這行代碼，我們能知道的是，這是一個同步代碼塊，那么synchronized的括號中放的應該是一個對象。我們來看getClassLoadingLock(name)方法的作用是什么：

以上是getClassLoadingLock(name)方法的實現(xiàn)細節(jié)，我們看到這里用到變量parallelLockMap，根據(jù)這個變量的值進行不同的操作，如果這個變量是Null，那么直接返回this，如果這個屬性不為Null，那么就新建一個對象，然后在調(diào)用一個putIfAbsent(className, newLock);方法來給剛剛創(chuàng)建好的對象賦值，這個方法的作用我們一會講。那么這個parallelLockMap變量又是哪來的那，我們發(fā)現(xiàn)這個變量是ClassLoader類的成員變量：

private final ConcurrentHashMap<String, Object> parallelLockMap;

這個變量的初始化工作在ClassLoader的構(gòu)造函數(shù)中：

這里我們可以看到構(gòu)造函數(shù)根據(jù)一個屬性ParallelLoaders的Registered狀態(tài)的不同來給parallelLockMap?賦值。 我去，隱藏的好深，好，我們繼續(xù)挖，看看這個ParallelLoaders又是在哪賦值的呢？我們發(fā)現(xiàn)，在ClassLoader類中包含一個靜態(tài)內(nèi)部類private static class ParallelLoaders，在ClassLoader被加載的時候這個靜態(tài)內(nèi)部類就被初始化。這個靜態(tài)內(nèi)部類的代碼我就不貼了，直接告訴大家什么意思，sun公司是這么說的：Encapsulates the set of parallel capable loader types，意識就是說：封裝了并行的可裝載的類型的集合。

上面這個說的是不是有點亂，那讓我們來整理一下：?

首先，在ClassLoader類中有一個靜態(tài)內(nèi)部類ParallelLoaders，他會指定的類的并行能力，如果當前的加載器被定位為具有并行能力，那么他就給parallelLockMap定義，就是new一個?ConcurrentHashMap<>()，那么這個時候，我們知道如果當前的加載器是具有并行能力的，那么parallelLockMap就不是Null，這個時候，我們判斷parallelLockMap是不是Null，如果他是null，說明該加載器沒有注冊并行能力，那么我們沒有必要給他一個加鎖的對象，getClassLoadingLock方法直接返回this，就是當前的加載器的一個實例。

如果這個parallelLockMap不是null，那就說明該加載器是有并行能力的，那么就可能有并行情況，那就需要返回一個鎖對象。然后就是創(chuàng)建一個新的Object對象，調(diào)用parallelLockMap的putIfAbsent(className, newLock)方法，這個方法的作用是：首先根據(jù)傳進來的className,檢查該名字是否已經(jīng)關(guān)聯(lián)了一個value值，如果已經(jīng)關(guān)聯(lián)過value值，那么直接把他關(guān)聯(lián)的值返回，如果沒有關(guān)聯(lián)過值的話，那就把我們傳進來的Object對象作為value值，className作為Key值組成一個map返回。然后無論putIfAbsent方法的返回值是什么，都把它賦值給我們剛剛生成的那個Object對象。?

這個時候，我們來簡單說明下getClassLoadingLock(String className)的作用，就是： 為類的加載操作返回一個鎖對象。為了向后兼容，這個方法這樣實現(xiàn):如果當前的classloader對象注冊了并行能力，方法返回一個與指定的名字className相關(guān)聯(lián)的特定對象，否則，直接返回當前的ClassLoader對象。

接著，我們的代碼分析到Class c = findLoadedClass(name);?在這里，在加載類之前先調(diào)用該方法檢查該類是否已經(jīng)被加載過，findLoadedClass會返回一個Class類型的對象，如果該類已經(jīng)被加載過，那么就可以直接返回該對象（在返回之前會根據(jù)resolve的值來決定是否處理該對象，具體的怎么處理后面會講）。 如果，該類沒有被加載過，那么執(zhí)行以下的加載過程。

如果父加載器不為空，那么調(diào)用父加載器的loadClass方法加載類，如果父加載器為空，那么調(diào)用虛擬機的加載器來加載類。

如果以上兩個步驟都沒有成功的加載到類。那么執(zhí)行以下過程：

c = findClass(name)表示當前classloader自己來加載類。

這個時候，我們已經(jīng)得到了加載之后的類，那么就根據(jù)resolve的值決定是否調(diào)用resolveClass方法。resolveClass方法的作用是：

鏈接指定的類。這個方法給Classloader用來鏈接一個類，如果這個類已經(jīng)被鏈接過了，那么這個方法只做一個簡單的返回。否則，這個類將被按照?Java?規(guī)范中的Execution描述進行鏈接。。。

至此，ClassLoader類以及l(fā)oadClass方法的源碼我們已經(jīng)分析完了，那么。結(jié)合源碼的分析，我們來總結(jié)一下。

總結(jié)

在總結(jié)之前，我們先來簡單介紹下類加載相關(guān)的知識，Java中的類大致分為三種：

1.系統(tǒng)類?、2.擴展類?、3.由程序員自定義的類

類裝載方式，有兩種:

1.隱式裝載， 程序在運行過程中當碰到通過new 等方式生成對象時，隱式調(diào)用類裝載器加載對應的類到jvm中。?

2.顯式裝載， 通過class.forname()等方法，顯式加載需要的類

類加載的動態(tài)性體現(xiàn):

一個應用程序總是由n多個類組成，Java程序啟動時，并不是一次把所有的類全部加載后再運行，它總是先把保證程序運行的基礎(chǔ)類一次性加載到jvm中，其它類等到jvm用到的時候再加載，這樣的好處是節(jié)省了內(nèi)存的開銷，因為java最早就是為嵌入式系統(tǒng)而設計的，內(nèi)存寶貴，這是一種可以理解的機制，而用到時再加載這也是java動態(tài)性的一種體現(xiàn)

java類裝載器

Java中的類裝載器實質(zhì)上也是類，功能是把類載入jvm中，值得注意的是jvm的類裝載器并不是一個，而是三個，層次結(jié)構(gòu)如下：

為什么要有三個類加載器，一方面是分工，各自負責各自的區(qū)塊，另一方面為了實現(xiàn)委托模型，下面會談到該模型。

類加載器之間是如何協(xié)調(diào)工作的

前面說了，java中有三個類加載器，問題就來了，碰到一個類需要加載時，它們之間是如何協(xié)調(diào)工作的，即java是如何區(qū)分一個類該由哪個類加載器來完成呢。如前面我們分析的代碼一樣，Java采用了委托模型機制來加載類，這個機制簡單來講，就是“類裝載器有載入類的需求時，會先請示其Parent使用其搜索路徑幫忙載入，如果Parent 找不到,那么才由自己依照自己的搜索路徑搜索類，如果搜索不到，則拋出ClassNotFoundException”

類裝載工作由ClassLoder和其子類負責。JVM在運行時會產(chǎn)生三個ClassLoader：根裝載器，ExtClassLoader(擴展類裝載器)和AppClassLoader，其中根裝載器不是ClassLoader的子類，由C++編寫，因此在java中看不到他，負責裝載JRE的核心類庫，如java.*,。ExtClassLoader是ClassLoder的子類，負責裝載JRE擴展目錄ext下的jar類包；AppClassLoader負責裝載classpath路徑下的類包，這三個類裝載器存在父子層級關(guān)系，即根裝載器是ExtClassLoader的父裝載器，ExtClassLoader是AppClassLoader的父裝載器。默認情況下使用AppClassLoader裝載應用程序的類

下面舉一個例子來說明，為了更好的理解，先弄清楚幾行代碼：

運行結(jié)果：

。。。AppClassLoader。。。 。。。ExtClassLoader。。。 Null

可以看出Test是由AppClassLoader加載器加載的，AppClassLoader的Parent?加載器是?ExtClassLoader,但是ExtClassLoader的Parent為?null?是怎么回事呵，朋友們留意的話，前面有提到Bootstrap Loader是用C++語言寫的，依java的觀點來看，邏輯上并不存在Bootstrap Loader的類實體，所以在java程序代碼里試圖打印出其內(nèi)容時，我們就會看到輸出為null。

Java裝載類使用“全盤負責委托機制”。“全盤負責”是指當一個ClassLoder裝載一個類時，除非顯示的使用另外一個ClassLoder，該類所依賴及引用的類也由這個ClassLoder載入；“委托機制”是指先委托父類裝載器尋找目標類，只有在找不到的情況下才從自己的類路徑中查找并裝載目標類。

這一點是從安全方面考慮的，試想如果一個人寫了一個惡意的基礎(chǔ)類（如java.lang.String）并加載到JVM將會引起嚴重的后果，但有了全盤負責制，java.lang.String永遠是由根裝載器來裝載，避免以上情況發(fā)生 除了JVM默認的三個ClassLoder以外，第三方可以編寫自己的類裝載器，以實現(xiàn)一些特殊的需求。

類文件被裝載解析后，在JVM中都有一個對應的java.lang.Class對象，提供了類結(jié)構(gòu)信息的描述。數(shù)組，枚舉及基本數(shù)據(jù)類型，甚至void都擁有對應的Class對象。Class類沒有public的構(gòu)造方法，Class對象是在裝載類時由JVM通過調(diào)用類裝載器中的defineClass()方法自動構(gòu)造的。?

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎勵來咯，堅持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的深度分析Java的ClassLoader机制（源码级别）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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