ClassLoader浅析(一) —— Java ClassLoader
- ClassLoader的具体作用就是将字节码格式文件加载到虚拟机中去。Java中是把class文件加载到JVM。Android中是把dex/odex文件加载入虚拟机。
- 当JVM启动的时候，不会一下子把所有的class文件加载进JVM，而是根据需要去动态加载。
JAVA类加载
- 在Java中有三个类加载器
- **Bootstrap ClassLoader：**启动类加载器，最顶层的加载类。负责加载JDK中的核心类库，如：rt.jar、resources.jar、charsets.jar等。他是由C++实现的，并不继承自
java.lang.ClassLoader。 - **Extention ClassLoader：**扩展类加载器，负责加载Java的扩展类库，默认加载JAVA_HOME/jre/lib/ext/目下的所有jar。
- **Application ClassLoader：**应用类加载器，负责加载应用程序classpath目录下的所有jar和class文件。一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。
- **Bootstrap ClassLoader：**启动类加载器，最顶层的加载类。负责加载JDK中的核心类库，如：rt.jar、resources.jar、charsets.jar等。他是由C++实现的，并不继承自
父加载器
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父加载器不是父类。 先看下AppClassLoader和ExtClassLoader的继承关系。
我们来看下ClassLoader的源码：
public abstract class ClassLoader { //父加载器 private final ClassLoader parent; private static ClassLoader scl; private ClassLoader(Void unused, ClassLoader parent) { this.parent = parent; ... } protected ClassLoader(ClassLoader parent) { this(checkCreateClassLoader(), parent); } protected ClassLoader() { this(checkCreateClassLoader(), getSystemClassLoader()); } public final ClassLoader getParent() { if (parent == null) return null; return parent; } public static ClassLoader getSystemClassLoader() { initSystemClassLoader(); if (scl == null) { return null; } return scl; } private static synchronized void initSystemClassLoader() { if (!sclSet) { if (scl != null) throw new IllegalStateException("recursive invocation"); sun.misc.Launcher l = sun.misc.Launcher.getLauncher(); if (l != null) { Throwable oops = null; //通过Launcher获取ClassLoader scl = l.getClassLoader(); try { scl = AccessController.doPrivileged( new SystemClassLoaderAction(scl)); } catch (PrivilegedActionException pae) { oops = pae.getCause(); if (oops instanceof InvocationTargetException) { oops = oops.getCause(); } } if (oops != null) { if (oops instanceof Error) { throw (Error) oops; } else { throw new Error(oops); } } } sclSet = true; } } ... }再来看看
sun.misc.Launcher,它是一个java虚拟机的入口：public class Launcher { private static Launcher launcher = new Launcher(); private static String bootClassPath = System.getProperty("sun.boot.class.path"); public static Launcher getLauncher() { return launcher; } private ClassLoader loader; public Launcher() { ClassLoader extcl; try { //初始化ExtClassLoader extcl = ExtClassLoader.getExtClassLoader(); } catch (IOException e) { throw new InternalError( "Could not create extension class loader", e); } try { //初始化AppClassLoader loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl); } catch (IOException e) { throw new InternalError( "Could not create application class loader", e); } //设置AppClassLoader为线程上下文类加载器 Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader); } public ClassLoader getClassLoader() { return loader; } static class ExtClassLoader extends URLClassLoader { private File[] dirs; public static ExtClassLoader getExtClassLoader() throws IOException { final File[] dirs = getExtDirs(); return new ExtClassLoader(dirs); } public ExtClassLoader(File[] dirs) throws IOException { super(getExtURLs(dirs), null, factory); this.dirs = dirs; } ... } static class AppClassLoader extends URLClassLoader { public static ClassLoader getAppClassLoader(final ClassLoader extcl) throws IOException{ final String s = System.getProperty("java.class.path"); final File[] path = (s == null) ? new File[0] : getClassPath(s); URL[] urls = (s == null) ? new URL[0] : pathToURLs(path); return new AppClassLoader(urls, extcl); } AppClassLoader(URL[] urls, ClassLoader parent) { super(urls, parent, factory); } ... } }从以上的源码中我们可以知道parent的赋值是在ClassLoader对象的构造方法中，它有两个情况：
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由外部类创建ClassLoader时直接传入一个ClassLoader为parent。
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外界不指定parent时，由
getSystemClassLoader()方法生成，也就是在sun.misc.Laucher通过getClassLoader()获取，也就是AppClassLoader。直白的说，一个ClassLoader创建时如果没有指定parent，那么它的parent默认就是AppClassLoader。
从
loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);说明AppClassLoader的parent是ExtClassLoader。但是ExtClassLoader并没有直接对parent赋值。它调用了它的父类也就是URLClassLoder的构造方法并传递了3个参数。
public URLClassLoader(URL[] urls, ClassLoader parent,URLStreamHandlerFactory factory) { super(parent); }真相大白，ExtClassLoader的parent为null。但是实际上ExtClassLoader父类加载器是BootstrapClassLoader，我们可以从双亲委托中找到蛛丝马迹。
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双亲委托
类加载器在加载类或者其他资源时，使用的是如上图所示的双亲委派模型，这种模型要求除了顶层的BootStrap ClassLoader外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器，如果一个类加载器收到了类加载请求，首先会把这个请求委派给父类加载器加载，只有父类加载器无法完成类加载请求时，子类加载器才会尝试自己去加载。要理解双亲委派，可以查看ClassLoader.loadClass方法。
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// 检查是否已经加载过
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
// 没有被加载过
long t0 = System.nanoTime();
// 首先委派给父类加载器加载
try {
if (parent != null) {
//父加载器不为空则调用父加载器的loadClass
c = parent.loadClass(name,false);
} else {
//父加载器为空则调用Bootstrap Classloader
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
if (c == null) {
// 如果父类加载器无法加载，才尝试加载
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;
}
}
在双亲委托把类加载事件一直往上传递，一直传到ExtClassLoader，由于ExtClassLoader中的parent为null而传给BootStrapClassLoader。所以说ExtClassLoader的父加载器为BootStrapClassLoader。之所以ExtClassLoader不持有BootStrapClassLoader的引用，是因为Bootstrap ClassLoader是由C/C++编写的，它本身是虚拟机的一部分，所以它并不是一个JAVA类，也就是无法在java代d码中获取它的引用。
- **优点：**通过双亲委托可以避免重复加载和保证安全性。当父亲已经加载了该类的时候，就没有必要子ClassLoader再加载一次。如果我们自定义一个String来动态替换java核心api中定义的类型，这样会存在非常大的安全隐患，而双亲委托的方式，就可以避免这种情况，因为String已经在启动时就被引导类加载器（Bootstrcp ClassLoader）加载，所以永远也无法加载一个自己写的String，除非你改变JDK中ClassLoader搜索类的默认算法。