獲得ClassLoader的途徑

1. 獲得當(dāng)前類的ClassLoader

clazz.getClassLoader()

2. 獲得當(dāng)前線程上下文的ClassLoader

Thread.currentThread().getContextClassLoader();

3. 獲得系統(tǒng)的ClassLoader

ClassLoader.getSystemClassLoader()

4. 獲得調(diào)用者的ClassLoader

DriverManager.getCallerClassLoader

ClassLoader源碼解析

（推薦學(xué)習(xí)：Java視頻教程）

概述

類加載器是用于加載類的對(duì)象，ClassLoader是一個(gè)抽象類。如果我們給定了一個(gè)類的二進(jìn)制名稱，類加載器應(yīng)嘗試去定位或生成構(gòu)成定義類的數(shù)據(jù)。一種典型的策略是將給定的二進(jìn)制名稱轉(zhuǎn)換為文件名，然后去文件系統(tǒng)中讀取這個(gè)文件名所對(duì)應(yīng)的class文件。

每個(gè)Class對(duì)象都會(huì)包含一個(gè)定義它的ClassLoader的一個(gè)引用。

數(shù)組類的Class對(duì)象，不是由類加載器去創(chuàng)建的，而是在Java運(yùn)行期JVM根據(jù)需要自動(dòng)創(chuàng)建的。對(duì)于數(shù)組類的類加載器來(lái)說(shuō)，是通過(guò)Class.getClassLoader()返回的，與數(shù)組當(dāng)中元素類型的類加載器是一樣的；如果數(shù)組當(dāng)中的元素類型是一個(gè)原生類型，數(shù)組類是沒(méi)有類加載器的【代碼一】。

應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了ClassLoader的子類是為了擴(kuò)展JVM動(dòng)態(tài)加載類的方式。

類加載器典型情況下時(shí)可以被安全管理器所使用去標(biāo)識(shí)安全域問(wèn)題。

ClassLoader類使用了委托模型來(lái)尋找類和資源，ClassLoader的每一個(gè)實(shí)例都會(huì)有一個(gè)與之關(guān)聯(lián)的父ClassLoader，當(dāng)ClassLoader被要求尋找一個(gè)類或者資源的時(shí)候，ClassLoader實(shí)例在自身嘗試尋找類或者資源之前會(huì)委托它的父類加載器去完成。虛擬機(jī)內(nèi)建的類加載器，稱之為啟動(dòng)類加載器，是沒(méi)有父加載器的，但是可以作為一個(gè)類加載器的父類加載器【雙親委托機(jī)制】。

支持并發(fā)類加載的類加載器叫做并行類加載器，要求在初始化期間通過(guò)ClassLoader.registerAsParallelCapable 方法注冊(cè)自身，ClassLoader類默認(rèn)被注冊(cè)為可以并行，但是如果它的子類也是并行加載的話需要單獨(dú)去注冊(cè)子類。

在委托模型不是嚴(yán)格的層次化的環(huán)境下，類加載器需要并行，否則類加載會(huì)導(dǎo)致死鎖，因?yàn)榧虞d器的鎖在類加載過(guò)程中是一直被持有的。

通常情況下，Java虛擬機(jī)以平臺(tái)相關(guān)的形式從本地的文件系統(tǒng)中加載類，比如在UNIX系統(tǒng)，虛擬機(jī)從CLASSPATH環(huán)境所定義的目錄加載類。
然而，有些類并不是來(lái)自于文件；它們是從其它來(lái)源得到的，比如網(wǎng)絡(luò)，或者是由應(yīng)用本身構(gòu)建【動(dòng)態(tài)代理】。定義類（defineClass ）方法會(huì)將字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換為Class的實(shí)例，這個(gè)新定義類的實(shí)例可以由Class.newInstance創(chuàng)建。

由類加載器創(chuàng)建的對(duì)象的方法和構(gòu)造方法可能引用其它的類，為了確定被引用的類，Java虛擬機(jī)會(huì)調(diào)用最初創(chuàng)建類的類加載器的loadClass方法。

二進(jìn)制名稱：以字符串參數(shù)的形式向CalssLoader提供的任意一個(gè)類名，必須是一個(gè)二進(jìn)制的名稱，包含以下四種情況

• "java.lang.String" 正常類
• "javax.swing.JSpinner$DefaultEditor" 內(nèi)部類
• "java.security.KeyStore\(Builder\)FileBuilder$1" KeyStore的內(nèi)部類Builder的內(nèi)部類FileBuilder的第一個(gè)匿名內(nèi)部類
• "java.net.URLClassLoader$3$1" URLClassLoader類的第三個(gè)匿名內(nèi)部類的第一個(gè)匿名內(nèi)部類

代碼一：

public class Test12 {
    public static void main(String[] args) {
        String[] strings = new String[6];
        System.out.println(strings.getClass().getClassLoader());
        // 運(yùn)行結(jié)果：null

        Test12[] test12s = new Test12[1];
        System.out.println(test12s.getClass().getClassLoader());
        // 運(yùn)行結(jié)果：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

        int[] ints = new int[2];
        System.out.println(ints.getClass().getClassLoader());
        // 運(yùn)行結(jié)果：null
    }
}

loadClass方法

loadClass的源碼如下， loadClass方法加載擁有指定的二進(jìn)制名稱的Class，默認(rèn)按照如下順序?qū)ふ翌悾?/p>

a）調(diào)用findLoadedClass(String)檢查這個(gè)類是否被加載

b）調(diào)用父類加載器的loadClass方法，如果父類加載器為null，就會(huì)調(diào)用啟動(dòng)類加載器

c）調(diào)用findClass(String)方法尋找

使用上述步驟如果類被找到且resolve為true，就會(huì)去調(diào)用resolveClass(Class)方法

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) {
          resolveClass(c);
      }
      return c;
  }
}

findClass方法

findClass的源碼如下，findClass尋找擁有指定二進(jìn)制名稱的類，JVM鼓勵(lì)我們重寫(xiě)此方法，需要自定義加載器遵循雙親委托機(jī)制，該方法會(huì)在檢查完父類加載器之后被loadClass方法調(diào)用，默認(rèn)返回ClassNotFoundException異常。

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    throw new ClassNotFoundException(name);
}

defineClass方法

defineClass的源碼如下，defineClass方法將一個(gè)字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換為Class的實(shí)例。

protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len,
                                     ProtectionDomain protectionDomain)
    throws ClassFormatError
{
    protectionDomain = preDefineClass(name, protectionDomain);
    String source = defineClassSourceLocation(protectionDomain);
    Class<?> c = defineClass1(name, b, off, len, protectionDomain, source);
    postDefineClass(c, protectionDomain);
    return c;
}

自定義類加載器

/**
 * 繼承了ClassLoader，這是一個(gè)自定義的類加載器
 * @author 夜的那種黑丶
 */
public class ClassLoaderTest extends ClassLoader {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ClassLoaderTest loader = new ClassLoaderTest("loader");
       Class<?> clazz = loader.loadClass("classloader.Test01");
        Object object = clazz.newInstance();
        System.out.println(object);
        System.out.println(object.getClass().getClassLoader());
    }
    //------------------------------以上為測(cè)試代碼---------------------------------

    /**
     * 類加載器名稱，標(biāo)識(shí)作用
     */
    private String classLoaderName;

    /**
     * 從磁盤(pán)讀物字節(jié)碼文件的擴(kuò)展名
     */
    private String fileExtension = ".class";

    /**
     * 創(chuàng)建一個(gè)類加載器對(duì)象，將系統(tǒng)類加載器當(dāng)做該類加載器的父加載器
     * @param classLoaderName 類加載器名稱
     */
    private ClassLoaderTest(String classLoaderName) {
        // 將系統(tǒng)類加載器當(dāng)做該類加載器的父加載器
        super();
        this.classLoaderName = classLoaderName;
    }

    /**
     * 創(chuàng)建一個(gè)類加載器對(duì)象，顯示指定該類加載器的父加載器
     * 前提是需要有一個(gè)類加載器作為父加載器
     * @param parent 父加載器
     * @param classLoaderName 類加載器名稱
     */
    private ClassLoaderTest(ClassLoader parent, String classLoaderName) {
        // 顯示指定該類加載器的父加載器
        super(parent);
        this.classLoaderName = classLoaderName;
    }

    /**
     * 尋找擁有指定二進(jìn)制名稱的類，重寫(xiě)ClassLoader類的同名方法，需要自定義加載器遵循雙親委托機(jī)制
     * 該方法會(huì)在檢查完父類加載器之后被loadClass方法調(diào)用
     * 默認(rèn)返回ClassNotFoundException異常
     * @param className 類名
     * @return Class的實(shí)例
     * @throws ClassNotFoundException 如果類不能被找到，拋出此異常
     */
    @Override
    protected Class<?> findClass(String className) throws ClassNotFoundException {
        byte[] data = this.loadClassData(className);
        /*
         * 通過(guò)defineClass方法將字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換為Class
         * defineClass：將一個(gè)字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換為Class的實(shí)例，在使用這個(gè)Class之前必須要被解析
         */
        return this.defineClass(className, data, 0 , data.length);
    }

    /**
     * io操作，根據(jù)類名找到對(duì)應(yīng)文件，返回class文件的二進(jìn)制信息
     * @param className 類名
     * @return class文件的二進(jìn)制信息
     * @throws ClassNotFoundException 如果類不能被找到，拋出此異常
     */
    private byte[] loadClassData(String className) throws ClassNotFoundException {
        InputStream inputStream = null;
        byte[] data;
        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = null;

        try {
            this.classLoaderName = this.classLoaderName.replace(".", "/");
            inputStream = new FileInputStream(new File(className + this.fileExtension));
            byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();

            int ch;
            while (-1 != (ch = inputStream.read())) {
                byteArrayOutputStream.write(ch);
            }

            data = byteArrayOutputStream.toByteArray();
        } catch (Exception e) {
            throw new ClassNotFoundException();
        } finally {
            try {
                if (inputStream != null) {
                    inputStream.close();
                }
                if (byteArrayOutputStream != null) {
                    byteArrayOutputStream.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return data;
    }
}

以上是一段自定義類加載器的代碼，我們執(zhí)行這段代碼

classloader.Test01@7f31245a
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

可以看見(jiàn)，這段代碼中進(jìn)行類加載的類加載器還是系統(tǒng)類加載器（AppClassLoader）。這是因?yàn)閖vm的雙親委托機(jī)制造成的，private ClassLoaderTest(String classLoaderName)將系統(tǒng)類加載器當(dāng)做我們自定義類加載器的父加載器，jvm的雙親委托機(jī)制使自定義類加載器委托系統(tǒng)類加載器完成加載。

改造以下代碼，添加一個(gè)path屬性用來(lái)指定類加載位置：

public class ClassLoaderTest extends ClassLoader {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ClassLoaderTest loader = new ClassLoaderTest("loader");
        loader.setPath("/home/fanxuan/Study/java/jvmStudy/out/production/jvmStudy/");
        Class<?> clazz = loader.loadClass("classloader.Test01");
        System.out.println("class:" + clazz);

        Object object = clazz.newInstance();
        System.out.println(object);
        System.out.println(object.getClass().getClassLoader());
    }
    //------------------------------以上為測(cè)試代碼---------------------------------

    /**
     * 從指定路徑加載
     */
    private String path;

    ......
    
    /**
     * io操作，根據(jù)類名找到對(duì)應(yīng)文件，返回class文件的二進(jìn)制信息
     * @param className 類名
     * @return class文件的二進(jìn)制信息
     * @throws ClassNotFoundException 如果類不能被找到，拋出此異常
     */
    private byte[] loadClassData(String className) throws ClassNotFoundException {
        InputStream inputStream = null;
        byte[] data;
        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = null;

        className = className.replace(".", "/");

        try {
            this.classLoaderName = this.classLoaderName.replace(".", "/");
            inputStream = new FileInputStream(new File(this.path + className + this.fileExtension));
            byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();

            int ch;
            while (-1 != (ch = inputStream.read())) {
                byteArrayOutputStream.write(ch);
            }

            data = byteArrayOutputStream.toByteArray();
        } catch (Exception e) {
            throw new ClassNotFoundException();
        } finally {
            try {
                if (inputStream != null) {
                    inputStream.close();
                }
                if (byteArrayOutputStream != null) {
                    byteArrayOutputStream.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return data;
    }

    public void setPath(String path) {
        this.path = path;
    }
}

運(yùn)行一下

class:class classloader.Test01
classloader.Test01@7f31245a
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

修改一下測(cè)試代碼，并刪除工程下的Test01.class文件

public static void main(String[] args) throws Exception {
    ClassLoaderTest loader = new ClassLoaderTest("loader");
   loader.setPath("/home/fanxuan/桌面/");
    Class<?> clazz = loader.loadClass("classloader.Test01");
    System.out.println("class:" + clazz);

    Object object = clazz.newInstance();
    System.out.println(object);
    System.out.println(object.getClass().getClassLoader());
}

運(yùn)行一下

class:class classloader.Test01
classloader.Test01@135fbaa4
classloader.ClassLoaderTest@7f31245a

分析

改造后的兩塊代碼，第一塊代碼中加載類的是系統(tǒng)類加載器AppClassLoader，第二塊代碼中加載類的是自定義類加載器ClassLoaderTest。是因?yàn)镃lassLoaderTest會(huì)委托他的父加載器AppClassLoader加載class，第一塊代碼的path直接是工程下，AppClassLoader可以加載到，而第二塊代碼的path在桌面目錄下，所以AppClassLoader無(wú)法加載到，然后ClassLoaderTest自身嘗試加載并成功加載到。如果第二塊代碼工程目錄下的Test01.class文件沒(méi)有被刪除，那么依然是AppClassLoader加載。

再來(lái)測(cè)試一塊代碼

public static void main(String[] args) throws Exception {
    ClassLoaderTest loader = new ClassLoaderTest("loader");
    loader.setPath("/home/fanxuan/Study/java/jvmStudy/out/production/jvmStudy/");
    Class<?> clazz = loader.loadClass("classloader.Test01");
    System.out.println("class:" + clazz.hashCode());

    Object object = clazz.newInstance();
    System.out.println(object.getClass().getClassLoader());

    ClassLoaderTest loader2 = new ClassLoaderTest("loader");
    loader2.setPath("/home/fanxuan/Study/java/jvmStudy/out/production/jvmStudy/");
    Class<?> clazz2 = loader2.loadClass("classloader.Test01");
    System.out.println("class:" + clazz2.hashCode());

    Object object2 = clazz2.newInstance();
    System.out.println(object2.getClass().getClassLoader());
}

結(jié)果顯而易見(jiàn)，類由系統(tǒng)類加載器加載，并且clazz和clazz2是相同的。

class:2133927002
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
class:2133927002
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

再改造一下

public static void main(String[] args) throws Exception {
    ClassLoaderTest loader = new ClassLoaderTest("loader");
    loader.setPath("/home/fanxuan/桌面/");
    Class<?> clazz = loader.loadClass("classloader.Test01");
    System.out.println("class:" + clazz.hashCode());

    Object object = clazz.newInstance();
    System.out.println(object.getClass().getClassLoader());

    ClassLoaderTest loader2 = new ClassLoaderTest("loader2");
    loader2.setPath("/home/fanxuan/桌面/");
    Class<?> clazz2 = loader2.loadClass("classloader.Test01");
    System.out.println("class:" + clazz2.hashCode());

    Object object2 = clazz2.newInstance();
    System.out.println(object2.getClass().getClassLoader());
}

運(yùn)行結(jié)果

class:325040804
classloader.ClassLoaderTest@7f31245a
class:621009875
classloader.ClassLoaderTest@45ee12a7

ClassLoaderTest是顯而易見(jiàn)，但是clazz和clazz2是不同的，這是因?yàn)轭惣虞d器的命名空間的原因。

我們可以通過(guò)設(shè)置父類加載器來(lái)讓loader和loader2處于同一命名空間

public static void main(String[] args) throws Exception {
    ClassLoaderTest loader = new ClassLoaderTest("loader");
    loader.setPath("/home/fanxuan/桌面/");
    Class<?> clazz = loader.loadClass("classloader.Test01");
    System.out.println("class:" + clazz.hashCode());

    Object object = clazz.newInstance();
    System.out.println(object.getClass().getClassLoader());

    ClassLoaderTest loader2 = new ClassLoaderTest(loader, "loader2");
    loader2.setPath("/home/fanxuan/桌面/");
    Class<?> clazz2 = loader2.loadClass("classloader.Test01");
    System.out.println("class:" + clazz2.hashCode());

    Object object2 = clazz2.newInstance();
    System.out.println(object2.getClass().getClassLoader());
}

運(yùn)行結(jié)果

class:325040804
classloader.ClassLoaderTest@7f31245a
class:325040804
classloader.ClassLoaderTest@7f31245a

擴(kuò)展：命名空間

1. 每個(gè)類加載器都有自己的命名空間，命名空間由該加載器及所有的父加載器所加載的類組成

2. 在同一命名空間中，不會(huì)出現(xiàn)類的完整名字（包括類的包名）相同的兩個(gè)類

3. 在不同的命名空間中，有可能會(huì)出現(xiàn)類的完整名字（包括類的包名）相同的兩個(gè)類

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