Java之类加载器（Class Loader）

JVM默认有三个类加载器：

• Bootstrap Loader

  Bootstrap Loader通常有C编写，贴近底层操作系统。是JVM启动后，第一个创建的类加载器。

• Extended Loader

  Extended Loader由Java编写，由Bootstrap Loader创建。JVM启动后，第二个被创建的类加载器。在Oracle JDK中，对应sum.misc.Launcher$ExtClassLoader($表示内部类）。

• System Loader

  System Loader由Java编写，同样由Bootstrap Loader创建。JVM启动后，第三给被创建的类加载器。在Oracle JDK中，对应sum.misc.Launcher$AppClassLoader。

   
   

JVM启动后，类加载器的创建顺序如下：

1. JVM创建Bootstrap Loader；
2. 由Bootstrap Loader创建Extended Loader；
3. 设置Bootstrap Loader为Extended Loader的父类；
4. 用Bootstrap Loader创建System Loader；
5. 设置Extended Loader为System Loader的父类。

如下图：

从创建过程可见，类加载器间是有层级关系的。

当类加载器有加载任务时，会先把加载任务交给父加载器，如果父加载器无法加载，才由自己加载。所以加载类的时候，会以Bootstrap Loader → Extended Loader → System Loader的加载类。如果所有加载器加载类失败，抛出java.lang.NoClassDefFoundError异常。

每个类加载器，会到其指定的目录下，根据类名加载类文件。三个默认类加载器的指定目录保持在JVM的系统属性里。

Bootstrap Loader	sun.boot.class.path 可以在编译时期，使用-bootclasspath指定。
Extended Loader	java.ext.dirs
System Loader	java.class.path 可以在运行程序时，使用-cp指令覆盖CLASSPATH系统环境变量。

可以使用System.getProperty()方法获取实际值。

 
 

三个默认类加载器在程序启动后，就无法更改它们的搜索目录。如果在程序运行过程中，打算动态加载其他路径下的类，可以创建java.net.URLClassLoader实例，使用新的类加载器。

URLClassLoader类创建实例时，需要java.net.URL数组作为参数指定新的类加载搜索路径。

ClassLoader loader = new URLClassLoader(new URL[] {new URL(pathA), new URL(pathB)});

loader.loadClass(clzName);

URLClassLoader类的实例，将由Bootstrap Loader创建，指定父加载器为System Loader。

由于使用URL协议，可以指定远程服务器上的类文件，使用本地路径时，注意添加前缀"file:/"。

 
 

类加载器可以使用loadClass()方法加载类，默认不会执行类的静态初始区块。但会在第一次新建该类实例的时候执行静态初始区块。

可以使用getParent()获取类加载器的父加载器。自定义对象默认用System Loader加载，可以使用Class.getClassLoader()获取加载该类的类加载器。

// 获取System Loader

ClassLoader sysClassLoader = Empty.class.getClassLoader();

// 获取Extended Loader

ClassLoader extClassLoader = sysClassLoader.getParent();

// 获取Bootstrap Loader

ClassLoader bootClassLoader = extClassLoader.getParent();

 
 

System.out.println(sysClassLoader);

System.out.println(extClassLoader);

System.out.println(bootClassLoader);

输入如下：

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@73d16e93

sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@15db9742

null

获取Extended Loader的父加载器时，返回值为null，但并不代表它没父加载器。因为Bootstrap Loader通常由C实现，在Java中没实际类实例来表示，所有会显示null。

标准API的类（包括数组对象，包装器），都是由Bootstrap Loader加载的。

// 以下均输出null

System.out.println(String.class.getClassLoader());

System.out.println(int[].class.getClassLoader());

System.out.println(Integer.class.getClassLoader());

System.out.println(Class.class.getClassLoader());

 
 

同一个类文件，由同一个类加载器（实际加载的那个类加载器，注意加载任务会先向父加载器传递）多次加载，只有一个Class实例；如果由不同的类加载器加载，会由不同的Class实例。

参考资料：《Java学习笔记》 第17章