第六章 深入分析ClassLoader工作机制

补充（非书中）：

　　Java 源程序（.java 文件）在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码（.class 文件）。类加载器负责读取Java字节代码，并转换成 java.lang.Class类的一个实例。每个这样的实例用来表示一个Java 类。通过此实例的 newInstance()方法就可以创建出该类的一个对象。

Java 中的类加载器大致可以分成两类：

一类是系统提供的：

• 引导类加载器（bootstrapclass loader）：它用来加载 Java 的核心库，是用原生代码而不是java来实现的，并不继承自java.lang.ClassLoader，除此之外基本上所有的类加载器都是java.lang.ClassLoader类的一个实例。
• 扩展类加载器（extensionsclass loader）：它用来加载 Java 的扩展库。Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录（一般为%JRE_HOME%/lib/ext）。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。
• 系统类加载器（systemclass loader或 App class loader）：它根据当前Java 应用的类路径（CLASSPATH）来加载 Java 类。一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader() 来获取它。

另外一类则是由 Java 应用开发人员编写的：

• 开发人员可以通过继承java.lang.ClassLoader 类的方式实现自己的类加载器，以满足一些特殊的需求

　classLoader是类加载器，负责将Class加载到JVM中，还有一个作用是审查每个类由谁加载，它是一种父优先的等级加载机制。

还有一个任务是，将class字节码重新解析成JVM统一要求的对象格式。

加载类过程：

　　假如loader2的parent为loader1，loader1的parent为system class loader。假设loader2被要求装载类MyClass，在parent delegation模型下，loader2首先请求loader1代为装载，loader1再请求系统类装载器去装载MyClass。若系统装载器能成功装载，则将MyClass所对应的Class对象的reference返回给loader1，loader1再将reference返回给loader2，从而成功将类MyClass装载进虚拟机。若系统类装载器不能装载MyClass，loader1会尝试装载MyClass，若loader1也不能成功装载，loader2会尝试装载。若所有的parent及loader2本身都不能装载，则装载失败。

6.1 ClassLoader类结构分析

　defineClass(byte[], int, int): 将byte字节流解析成JVM能识别的class对象。

　findClass(String):

　loadClass(String): 获取class对象。

　resolveClass(Class<?>):

ClassLoader是抽象类，有很多子类，如果我们要实现自己的ClassLoader，一般会继承URLClassLoader, 做修改就好了。

6.2 ClassLoader的等级加载机制

JVM提供三层ClassLoader，这三层ClassLoader可以分为两种类型

（1）Bootstrap ClassLoader: 加载JVM自身工作需要的类，完全由JVM自己控制，别人访问不到这个类，没有高一级的加载器，也没有子加载器。

（2）ExtClassLoader：

（3）AppClassLoader：

如果我们要实现自己的类加载器，不管是直接实现抽象类ClassLoader，还是继承URLClassLoader，或其他子类，它的父加载器都是AppClassLoader。

ExtClassLoader和AppClassLoader都继承了URLClassLoader类。

　　

JVM加载class文件到内存有两种方式：

隐式加载：不在代码中调用ClassLoader来加载需要的类，而是通过JVM来自动加载需要的类到内存的方式。比如当在类中继承或引用某个类时，JVM发现其不在内存中，就会自动加载到内存。

显示加载：通过ClassLoader类来加载一个类的方式，this.getClass.getClassLoader().loadClass()或者Class.forName(). 或者我们自己实现的ClassLoader的findClass（）方法。

6.3 如何加载class文件

       三个步骤：

　　　　1 找到.class文件并把这个文件包含的字节码加载到内存。

2 字节码校验，Class类数据结构分析以及相应的内存分配和最后的符号表链接

　　　　3 类中静态属性和初始化赋值，已经静态块的执行等。　　

　　6.3.1 加载字节码到内存

　　　　URLClassLoader如何实现findclass（）的，URLCclassLoader中通过一个URLClassPath类帮助取得要加载的class文件字节流，而这个URLClasspath定义了到哪里去找这个

　　　　class文件，如果找到，再读它的byte字节流，通过definClass（）来创建类对象。根据路径的不同（是文件还是jar包）来创建FIleLoader或JarLoader.

　　6.3.2 验证与解析

　　　　字节码验证，验证格式正确，行为正确。

　　　　类准备，这个阶段准备代表每个类中定义的字段，方法和实现接口所必须的数据结构。

　　　　解析，装入类所引用的其他所有类。

　　6.3.3 初始化class对象

　　　　执行静态初始化器，静态字段会为初始化为默认值。

6.4 常见加载类错误分析

　   6.4.1 ClassNotFoundException

　　显示加载类三种方法：

　　　　Class.forName();

　　　　ClassLoader.loadClass()

　　　　ClassLoader.findSystemClass()　　　

　　6.4.2 NoClassDefFoundError

　　　　类可能没加包名。

　　6.4.3 UnsatisfiedLinkError

　　　　可能是误删了lib文件

　　6.4.4 ClassCastExcetption

　　　　JVM做类型转换的检查规则：

• 普通对象，对象必须是目标类的实例或是目标类子类的实例。如果目标类是接口，那么可以把它当做实现了该接口的一个子类。
• 　对于数组类型，目标类型必须是数组类型或java.lang,Object, java.lang,Clonble, java.io.serializable

如果不满足上面的规则，JVM就会报错：

要想避免这个错误 有两种方式：

　　　　　　容器类型中显示地指明容器对象类型，

　　　　　　通过instanceof检查是不是目标类型，然后在强转。

　　6.4.5 ExceptinInInitializerError

6.5 常用的ClassLoader分析

　　这里分析了servlet的ClassLoader

6.6 如何实现自己的ClassLoader

　　为什么要实现自己的classLoader

　　　　在自己的路径下查找自定义的class文件，不一定在classPath下面。

　　　　对我们的类做特殊处理，比如加密传输类在网络之间。这就需要在加载到JVM之前先解密。

　　　　可以定义类的实现机制，实现热部署。

　　6.6.1 加载自定义路径下的class文件

　　6.6.2 加载自定义格式的class文件

6.7 实现类的热部署

　　JVM在加载类之前会检查类是否已经被加载过，也就是要调用findLoadedClass()方法查看是否能返回类实例

JVM表示两个类是否是同一个类有两个条件：

　　　　一是看类的完整类名是否一样。

　　　　二是看加载这个类的ClassLoader是否是同一个（是指ClassLoader实例是否是同一个）。

实现热部署：可以用ClassLoader的两个实例加载同名的类。

6.8 java应不应该动态加载类

　　JAVA修改一个类，必须重启JVM。