Java类加载器算是一个老生常谈的问题,大多Java工程师也都对其中的知识点倒背如流,最近在看源码的时候发现有一些细节的地方理解还是比较模糊,正好写一篇文章梳理一下。

关于Java类加载器的知识,网上一搜一大片,我自己也看过很多文档,博客。资料虽然很多,但还是希望通过本文尽量写出一些自己的理解,自己的东西。如果只是重复别人写的内容那就失去写作的意义了。

类加载器结构

名称解释:

  1. 根类加载器,也叫引导类加载器、启动类加载器。由于它不属于Java类库,这里就不说它对应的类名了,很多人喜欢称BootstrapClassLoader。本文都称之为根类加载器。
    加载路径:<JAVA_HOME>\lib
  2. 扩展类加载器,对应Java类名为ExtClassLoader,该类是sun.misc.Launcher的一个内部类。
    加载路径:<JAVA_HOME>\lib\ext
  3. 应用类加载器,对应Java类名为AppClassLoader,该类是sun.misc.Launcher的一个内部类。
    加载路径:用户目录
//可以通过这种方式打印加载路径
System.out.println("boot:"+System.getProperty("sun.boot.class.path"));
System.out.println("ext:"+System.getProperty("java.ext.dirs"));
System.out.println("app:"+System.getProperty("java.class.path"));

重点说明:

  1. 根类加载器对于普通Java工程师来讲可以理解成一个概念上的东西,因为我们无法通过Java代码获取到根类加载器,它属于JVM层面。
  2. 除了根类加载器之外,其他两个扩展类加载器和应用类加载器都是通过类sun.misc.Launcher进行初始化,而Launcher类则由根类加载器进行加载。

看下Launcher初始化源码:

public Launcher() {
        Launcher.ExtClassLoader var1;
        try {
            //初始化扩展类加载器,注意这里构造函数没有入参,即无法获取根类加载器
            var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
        } catch (IOException var10) {
            throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
        }

        try {
            //初始化应用类加载器,注意这里的入参就是扩展类加载器
            this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
        } catch (IOException var9) {
            throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
        }

        //设置上下文类加载器,这个后面会详细说
        Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);

       //删除了一些安全方面的代码
       //...
}

双亲委派模型

双亲委派模型是指当我们调用类加载器的loadClass方法进行类加载时,该类加载器会首先请求它的父类加载器进行加载,依次递归。如果所有父类加载器都加载失败,则当前类加载器自己进行加载操作。
逻辑很简单,通过ClassLoader类的源码来分析一下。

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        //进行类加载操作时首先要加锁,避免并发加载
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            //首先判断指定类是否已经被加载过
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    if (parent != null) {
                        //如果当前类没有被加载且父类加载器不为null,则请求父类加载器进行加载操作
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                       //如果当前类没有被加载且父类加载器为null,则请求根类加载器进行加载操作
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                }

                if (c == null) {
                    long t1 = System.nanoTime();
                    //如果父类加载器加载失败,则由当前类加载器进行加载,
                    c = findClass(name);

                    //进行一些统计操作
                    sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
                }
            }
            //初始化该类
            if (resolve) {
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }

双亲委派模型的实现逻辑总体看还是非常简单明了的。
这里有几个细节需要说明:

  1. ClassLoader类是一个抽象类,但却没有包含任何抽象方法。
  2. 如果要实现自己的类加载器且不破坏双亲委派模型,只需要继承ClassLoader类并重写findClass方法。
  3. 如果要实现自己的类加载器且破坏双亲委派模型,则需要继承ClassLoader类并重写loadClass,findClass方法。

令人疑惑的系统类加载器

当你把上面的知识都搞清楚以后,会发现ClassLoader类中有个方法是getSystemClassLoader,系统类加载器,这又是什么?
系统类加载器是个容易让人混淆的概念,我一度以为它就是应用类加载器的别名,就跟启动类加载器和根类加载器道理一样。事实上,默认情况下我们通过ClassLoader.getSystemClassLoader()获取到的系统类加载器也确实是应用类加载器
很多资料在说类加载器结构的时候会直接把应用类加载器说成是系统类加载器,其实我们通过类名就可以判断两个不是一回事。
系统类加载器可以通过System.setProperty("java.system.class.loader", xxx类名)进行自定义设置。
系统类加载器不是一个全新的加载器,它只是一个概念,本质上还是上述说的四大类加载器(把用户自定义类加载器算进去),至于提出这个概念的原因以及使用场景,还需要继续考究。

被人忽略的上下文类加载器

上面讨论了各个类加载器的加载路径。鉴于双亲委派模型的设计,子类加载器都保留了父类加载器的引用,也就是说当由子类加载器加载的类需要访问由父类加载器加载的类时,毫无疑问是可以访问到的。但考虑一种场景,会不会有父类加载器加载的类需要访问子类加载器加载的类这种情况?如果有,怎么解决(父类加载器并没有子类加载器的引用)?
这就是我们要讨论的常常被人们忽略的上下文类加载器。
经典案例:
JDBC是Java制定的一套访问数据库的标准接口,它包含在Java基础类库中,也就是说它是由根类加载器加载的。与此同时,各个数据库厂商会各自实现这套接口来让Java工程师可以访问自己的数据库,而这部分实现类库是需要Java工程师在工程中作为一个第三方依赖引入使用的,也就是说这部分实现类库是由应用类加载器进行加载的。
先上一段Java获取Mysql连接的代码:

//加载驱动程序
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
//连接数据库
Connection conn = DriverManager.getConnection(url, user, password);

这里DriverManager类就属于Java基础类库,由根类加载器加载。我们可以通过它获取到数据库的连接,显然是它通过com.mysql.jdbc.Driver驱动成功连接到了数据库,上面也说了数据库驱动(作为第三方类库引入)是由应用类加载器加载的。这个场景就是典型的由父类加载器加载的类需要访问由子类加载器加载的类。
Java是怎么实现这种逆向访问的呢?直接看DriverManager类的源码:

//建立数据库连接各个不同参数的方法最终都会走到这里
private static Connection getConnection(
        String url, java.util.Properties info, Class<?> caller) throws SQLException {
        //获取调用者的类加载器
        ClassLoader callerCL = caller != null ? caller.getClassLoader() : null;
        synchronized(DriverManager.class) {
            //如果为null,则使用上下文类加载器
            //这里是重点,什么时候类加载器才会为null? 当然就是由根类加载器加载的类了
            if (callerCL == null) {
                callerCL = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
            }
        }

        //...省略

        for(DriverInfo aDriver : registeredDrivers) {
            //使用上下文类加载器去加载驱动
            if(isDriverAllowed(aDriver.driver, callerCL)) {
                try {
                    //如果加载成功,则进行连接
                    Connection con = aDriver.driver.connect(url, info);
                    //...
                } catch (SQLException ex) {
                    if (reason == null) {
                        reason = ex;
                    }
                }
            }
            //...
        }
    }

重点说明:
为什么上下文类加载器就可以加载到数据库驱动呢?回到上面一开始Launcher初始化类加载器的源码,我们发现原来所谓的上下文类加载器本质上就是应用类加载器,有没有豁然开朗的感觉?上下文类加载器只是为了解决类的逆向访问提出来的一个概念,并不是一个全新的类加载器,它本质上就是应用类加载器


基本上我理解的Java类加载器就这么多知识,如果有没提到的或者是错误的地方,欢迎交流。

Java学习交流QQ群:523047986  禁止闲聊,非喜勿进!

一篇文章读懂Java类加载器的更多相关文章

  1. 一篇文章弄懂 Java 反射的使用

    说到Java反射,必须先把 Java 的字节码搞明白了,也就是 Class , 大 Class 在之前的文章中,我们知道了Java的大Class就是类的字节码,就是一个普通的类,里面保存的是类的信息, ...

  2. 一篇文章读懂JSON

    什么是json? W3C JSON定义修改版: JSON 指的是 JavaScript 对象表示法(JavaScript Object Notation) JSON 是轻量级的文本数据交换格式,并不是 ...

  3. 一文读懂Java类加载机制

    Java 类加载机制 Java 类加载机制详解. @pdai Java 类加载机制 类的生命周期 类的加载:查找并加载类的二进制数据 连接 验证:确保被加载的类的正确性 准备:为类的静态变量分配内存, ...

  4. Java多线程详解——一篇文章搞懂Java多线程

    目录 1. 基本概念 2. 线程的创建和启动 2.1. 多线程实现的原理 2.2.多线程的创建,方式一:继承于Thread类 2.3.多线程的创建,方式一:创建Thread匿名子类(也属于方法一) 2 ...

  5. Java枚举类与注解详解——一篇文章读懂枚举类与注解详

    目录 一.枚举类 ① 自定义枚举类 ② enum关键字定义枚举类 ③ enum 枚举类的方法 ④ enum 枚举类实现接口 二.注解 ① 生成文档相关注解 ②注解在编译时进行格式检查 ③注解跟踪代码的 ...

  6. 一篇文章搞懂G1收集器

    一.何为G1收集器 The Garbage-First (G1) garbage collector is a server-style garbage collector, targeted for ...

  7. 一篇文章看懂Java并发和线程安全

    一.前言 长久以来,一直想剖析一下Java线程安全的本质,但是苦于有些微观的点想不明白,便搁置了下来,前段时间慢慢想明白了,便把所有的点串联起来,趁着思路清晰,整理成这样一篇文章. 二.导读 1.为什 ...

  8. 一篇文章看懂java反射机制(反射实例化对象-反射获得构造方法,获得普通方法,获得字段属性)

    Class<?> cls = Class.forName("cn.mldn.demo.Person"); // 取得Class对象传入一个包名+类名的字符串就可以得到C ...

  9. 一篇文章读懂开源web引擎Crosswalk-《转载》

    前言 Web技术的优势早已被广大应用开发者熟知,比如可与云服务轻松集成,基于响应式UI设计的精美布局,高度的开放性,跨平台能力, 高效的分发与部署等等.伴随着移动互联网的快速发展与HTML5技术的逐步 ...

随机推荐

  1. synchronized Lock用法

    在介绍Lock与synchronized时,先介绍下Lock: public interface Lock { void lock(); void lockInterruptibly() throws ...

  2. tensorflow l2_loss函数

    1.l2_loss函数 tf.nn.l2_loss(t, name=None) 解释:这个函数的作用是利用 L2 范数来计算张量的误差值,但是没有开方并且只取 L2 范数的值的一半,具体如下: out ...

  3. (转).tar.gz文件和.rpm文件的区别

    场景:在Linux环境下安装软件时候总是会遇到安装软件格式的选择,以及安装. 1 软件的二进制分发 Linux软件的二进制分发是指事先已经编译好二进制形式的软件包的发布形式, 其优点是安装使用容易,缺 ...

  4. sql ————视图

    视图与表的区别: 区别:1.视图是已经编译好的sql语句.而表不是 2.视图没有实际的物理记录.而表有. 3.表是内容,视图是窗口 4.表只用物理空间而视图不占用物理空间,视图只是逻辑概念的存在,表可 ...

  5. 【nodejs】nodejs 的linux安装(转)

    (一) 编译好的文件 简单说就是解压后,在bin文件夹中已经存在node以及npm,如果你进入到对应文件的中执行命令行一点问题都没有,不过不是全局的,所以将这个设置为全局就好了. ./node -v ...

  6. javascript编码规范总结

    1.嵌入规则 Javascript程序应该尽量放在.js的文件中,需要调用的时候在页面中以<script src="filename.js">的形式包含进来.Javas ...

  7. javaBean与Servlet学习

    1.JavaBean JavaBean将java代码单独封装成了一个处理某种业务逻辑的类,可以降低HTML与Java代码的耦合度,并且简化JSP页面,提高Java程序代码的重用性及灵活性. JavaB ...

  8. Java利用内存映射文件实现按行读取文件

    我们知道内存映射文件读取是各种读取方式中速度最快的,但是内存映射文件读取的API里没有提供按行读取的方法,需要自己实现.下面就是我利用内存映射文件实现按行读取文件的方法,如有错误之处请指出,或者有更好 ...

  9. 到底什么样的企业才适合实施SAP系统?

    SAP系统作为全宇宙第一的ERP,号称世界500强里面有80%的企业部署了SAP系统,总部位于德国沃尔多夫市,在全球拥有6万多名员工,遍布全球130个国家,并拥有覆盖全球11,500家企业的合作伙伴网 ...

  10. 阿里云ECS主机自定义进程监控

    由于业务的关系我们用的是阿里云的ECS主机,需要对业务进程需要监控,查看后发现阿里云提供自定义监控SDK,这有助于我们定制化的根据自身业务来做监控,下面我就根据业务需求来介绍一个简单的自定义监控配置 ...