ClassLoader&Class使用

ClassLoader一个常常出现又让不少人望而却步的词，本文将试图以最浅显易懂的方式来说解 ClassLoader，但愿能对不了解该机制的朋友起到一点点做用。

 

要深刻了解ClassLoader，首先就要知道ClassLoader是用来干什么的，顾名思义，它就是用来加载Class文件到JVM，以供程序使用的。咱们知道，java程序能够动态加载类定义，而这个动态加载的机制就是经过ClassLoader来实现的，因此可想而知ClassLoader的重要性如何。

 

看到这里，可能有的朋友会想到一个问题，那就是既然ClassLoader是用来加载类到JVM中的，那么ClassLoader又是如何被加载呢？难道它不是java的类？

 

没有错，在这里确实有一个ClassLoader不是用java语言所编写的，而是JVM实现的一部分，这个ClassLoader就是bootstrap classloader（启动类加载器），这个ClassLoader在JVM运行的时候加载java核心的API以知足java程序最基本的需求，其中就包括用户定义的ClassLoader，这里所谓的用户定义是指经过java程序实现的ClassLoader，一个是ExtClassLoader，这个ClassLoader是用来加载java的扩展API的，也就是/lib/ext中的类，一个是AppClassLoader，这个ClassLoader是用来加载用户机器上CLASSPATH设置目录中的Class的，一般在没有指定ClassLoader的状况下，程序员自定义的类就由该ClassLoader进行加载。

 

当运行一个程序的时候，JVM启动，运行bootstrap classloader，该ClassLoader加载java核心API（ExtClassLoader和AppClassLoader也在此时被加载），而后调用ExtClassLoader加载扩展API，最后AppClassLoader加载CLASSPATH目录下定义的Class，这就是一个程序最基本的加载流程。

 

上面大概讲解了一下ClassLoader的做用以及一个最基本的加载流程，接下来将讲解一下ClassLoader加载的方式，这里就不得不讲一下ClassLoader在这里使用了双亲委托模式进行类加载。

 

每个自定义ClassLoader都必须继承ClassLoader这个抽象类，而每一个ClassLoader都会有一个parent ClassLoader，咱们能够看一下ClassLoader这个抽象类中有一个getParent()方法，这个方法用来返回当前ClassLoader的parent，注意，这个parent不是指的被继承的类，而是在实例化该ClassLoader时指定的一个ClassLoader，若是这个parent为null，那么就默认该ClassLoader的parent是bootstrap classloader，这个parent有什么用呢？

 

咱们能够考虑这样一种状况，假设咱们自定义了一个ClientDefClassLoader，咱们使用这个自定义的ClassLoader加载java.lang.String，那么这里String是否会被这个ClassLoader加载呢？事实上java.lang.String这个类并非被这个ClientDefClassLoader加载，而是由bootstrap classloader进行加载，为何会这样？实际上这就是双亲委托模式的缘由，由于在任何一个自定义ClassLoader加载一个类以前，它都会先委托它的父亲ClassLoader进行加载，只有当父亲ClassLoader没法加载成功后，才会由本身加载，在上面这个例子里，由于java.lang.String是属于java核心API的一个类，因此当使用ClientDefClassLoader加载它的时候，该ClassLoader会先委托它的父亲ClassLoader进行加载，上面讲过，当ClassLoader的parent为null时，ClassLoader的parent就是bootstrap classloader，因此在ClassLoader的最顶层就是bootstrap classloader，所以最终委托到bootstrap classloader的时候，bootstrap classloader就会返回String的Class。

 

咱们来看一下ClassLoader中的一段源代码：

Java代码  收藏代码

 

       protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve) 

    throws ClassNotFoundException 

       { 

    // 首先检查该name指定的class是否有被加载 

    Class c = findLoadedClass(name); 

    if (c == null) { 

        try { 

        if (parent != null) { 

            //若是parent不为null，则调用parent的loadClass进行加载 

     = parent.loadClass(name, false); 

        } else { 

            //parent为null，则调用BootstrapClassLoader进行加载 

            c = findBootstrapClass0(name); 

        } 

        } catch (ClassNotFoundException e) { 

            //若是仍然没法加载成功，则调用自身的findClass进行加载             

            c = findClass(name); 

        } 

    } 

    if (resolve) { 

        resolveClass(c); 

    } 

    return c; 

       } 

 

 

 

从上面一段代码中，咱们能够看出一个类加载的大概过程与以前我所举的例子是同样的，而咱们要实现一个自定义类的时候，只须要实现findClass方法便可。

 

为何要使用这种双亲委托模式呢？

 

第一个缘由就是由于这样能够避免重复加载，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。

 

第二个缘由就是考虑到安全因素，咱们试想一下，若是不使用这种委托模式，那咱们就能够随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义类型，这样会存在很是大的安全隐患，而双亲委托的方式，就能够避免这种状况，由于String已经在启动时被加载，因此用户自定义类是没法加载一个自定义的ClassLoader。

 

上面对ClassLoader的加载机制进行了大概的介绍，接下来不得不在此讲解一下另一个和ClassLoader相关的类，那就是Class类，每一个被ClassLoader加载的class文件，最终都会以Class类的实例被程序员引用，咱们能够把Class类看成是普通类的一个模板，JVM根据这个模板生成对应的实例，最终被程序员所使用。

 

咱们看到在Class类中有个静态方法forName，这个方法和ClassLoader中的loadClass方法的目的同样，都是用来加载class的，可是二者在做用上却有所区别。

Class<?> loadClass(String name)

Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)

咱们看到上面两个方法声明，第二个方法的第二个参数是用于设置加载类的时候是否链接该类，true就链接，不然就不链接。

 

说到链接，不得不在此作一下解释，在JVM加载类的时候，须要通过三个步骤，装载、链接、初始化。装载就是找到相应的class文件，读入JVM，初始化就不用说了，最主要就说说链接。

 

链接分三步，第一步是验证class是否符合规格，第二步是准备，就是为类变量分配内存同时设置默认初始值，第三步就是解释，而这步就是可选的，根据上面loadClass方法的第二个参数来断定是否须要解释，所谓的解释根据《深刻JVM》这本书的定义就是根据类中的符号引用查找相应的实体，再把符号引用替换成一个直接引用的过程。有点深奥吧，呵呵，在此就很少作解释了，想具体了解就翻翻《深刻JVM吧》，呵呵，再这样一步步解释下去，那就不知道何时才能解释得完了。

 

咱们再来看看那个两个参数的loadClass方法，在JAVA API 文档中，该方法的定义是protected，那也就是说该方法是被保护的，而用户真正应该使用的方法是一个参数的那个，一个参数的loadclass方法实际上就是调用了两个参数的方法，而第二个参数默认为false，所以在这里能够看出经过loadClass加载类实际上就是加载的时候并不对该类进行解释，所以也不会初始化该类。而Class类的forName方法则是相反，使用forName加载的时候就会将Class进行解释和初始化，forName也有另一个版本的方法，能够设置是否初始化以及设置ClassLoader，在此就很少讲了。

 

不知道上面对这两种加载方式的解释是否足够清楚，就在此举个例子吧，例如JDBC DRIVER的加载，咱们在加载JDBC驱动的时候都是使用的forName而非是ClassLoader的loadClass方法呢？咱们知道，JDBC驱动是经过DriverManager，必须在DriverManager中注册，若是驱动类没有被初始化，则不能注册到DriverManager中，所以必须使用forName而不能用loadClass。

 

经过ClassLoader咱们能够自定义类加载器，定制本身所须要的加载方式，例如从网络加载，从其余格式的文件加载等等均可以，其实ClassLoader还有不少地方没有讲到，例如ClassLoader内部的一些实现等等，原本但愿可以讲得简单易懂一点，但是结果本身看回头好像感受并不怎么样，郁闷，看来本身的文笔仍是差太多了，但愿可以给一些有须要的朋友一点帮助吧。