1.类加载器简介

类加载器是 Java 语言的一个创新，也是 Java 语言流行的重要原因之一。它使得 Java 类可以被动态加载到 Java 虚拟机中并执行。类加载器从 JDK 1.0 就出现了，最初是为了满足 Java Applet 的需要而开发出来的。Java Applet 需要从远程下载 Java 类文件到浏览器中并执行。现在类加载器在 Web 容器和 OSGi 中得到了广泛的使用。一般来说，Java 应用的开发人员不需要直接同类加载器进行交互。Java 虚拟机默认的行为就已经足够满足大多数情况的需求了。不过如果遇到了需要与类加载器进行交互的情况，而对类加载器的机制又不是很了解的话，就很容易花大量的时间去调试 ClassNotFoundException和 NoClassDefFoundError等异常。本文将详细介绍 Java 的类加载器，帮助读者深刻理解 Java 语言中的这个重要概念。下面首先介绍一些相关的基本概念。

2.类加载器基本概念

1. 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）。
2. 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。
3. 通过此实例的 newInstance()方法就可以创建出该类的一个对象。
4. 实际的情况可能更加复杂，比如 Java 字节代码可能是通过工具动态生成的，也可能是通过网络下载的。

Java 中的类加载器大致可以分成两类，一类是系统提供的，另外一类则是由 Java 应用开发人员编写的。系统提供的类加载器主要有下面三个：

• 引导类加载器

  （Bootstrap ClassLoader）：它用来加载 Java 的核心库，是用原生代码（C++）来实现的，并不继承自 java.lang.ClassLoader。

• 扩展类加载器（ExtClassLoader）：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。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。
• 系统类加载器（App ClassLoader）：它根据 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。

类加载器也是Java类，因为其它Java类的类加载器本身也要被类加载器加载，显然必须有第一个类加载器不是java类，这个就是BootStrap。BootStrap它是嵌套在Java虚拟机内核中的，jvm启动，这个类就会启动，它是由c++语言编写的。

Java虚拟机中的所有类加载器采用具有父子关系的树形结构进行组织，在实例化每个类加载器对象时，需要为其指定一个父级类加载器对象或者默认采用

为其父级类加载。

图1：类加载器树状组织结构示意图

实例1：测试你所使用的JVM的ClassLoader

输出结果：

说明：

第1行表示，系统类装载器实例化自类sun.misc.Launcher$AppClassLoader
第3行表示，系统类装载器的parent实例化自类sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
第4行表示，系统类装载器parent的parent为bootstrap
第6行表示，核心类java.lang.Object是由bootstrap装载的
第7行表示，用户类LoaderSample1是由系统类装载器装载的

3.深入剖析

在Java中每个类都是由某个类加载器的实体来载入的，因此在Class类的实体中，都会有字段记录载入它的类加载器的实体（当为null时，其实是指Bootstrap ClassLoader）。 在java类加载器中除了引导类加载器（既Bootstrap ClassLoader），所有的类加载器都有一个父类加载器(因为他们本身自己就是java类)。而类的加载机制是遵循一种委托模式：当类加载器有加载类的需求时，会先请求其Parent加载(依次递归)，如果在其父加载器树中都没有成功加载该类，则由当前类加载器加载。

Java的类加载器分为以下几种：

3.1.类加载器之间的父子关系为：

1. BootStrap -> ExtClassLoader -> AppClassLoader (即通常所说的System ClassLoader)    

3.2.管辖范围依次是：

1. BootStrap------>JRE/lib/rt.jar   
2. ExtClassLoader---------->JRE/lib/ext/*.jar   
3. AppClassLoader---------->CLASSPATH指定的所有jar或目录。   

3.3.类加载器的委托机制

1. 首先是当前线程的类加载器去加载线程中的第一个类。
2. 如果类A中引用了类B，Java虚拟机将使用加载类A的类加载器来加载类B。
3. 还可以直接调用ClassLoader.loadClass()方法来指定某个类加载器去加载某个类。

每个类加载器加载类时，又先委托给其上级类加载器。当所有祖宗类加载器没有加载到类，回到发起者类加载器，还加载不了，则抛出ClassNotFoundException，不是再去找发起者类加载器的儿子。因为没有getChlid方法，即使有，那么当有多个儿子，找哪一个呢？

3.4.当需要编写自己的类加载器时：

1. 自定义的类加载器必须继承ClassLoader。
2. 重写loadClass方法与findClass方法。loadClass中先调用父类的loadClass，然后调用findClass，通常情况下只覆盖findClass就可以。
3. 重写defineClass方法。
4. 注：自定义的类加载器通常用于解密自己写的已加密的class字节码，否则即使别人拥有该class文件也无法被系统的类加载器正常加载。

补充：（ps：2011-12-4）

参考：http://blog.csdn.net/lovingprince/article/details/4239491

4.parent delegation模型

如 图2所示，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。

若有一个能成功装载，实际装载的类装载器被称为定义类装载器，所有能成功返回Class对象的装载器（包括定义类装载器）被称为初始类装载器。如图1所示，假设loader1实际装载了MyClass，则loader1为MyClass的定义类装载器，loader2和loader1为MyClass的初始类装载器。

图 2 parent delegation模型

需要指出的是，Class Loader是对象，它的父子关系和类的父子关系没有任何关系。一对父子loader可能实例化自同一个Class，也可能不是，甚至父loader实例化自子类，子loader实例化自父类。假设MyClassLoader继承自ParentClassLoader，我们可以有如下父子loader：

1. ClassLoader loader1 = new MyClassLoader();  
2. //参数 loader1 为 parent
3. ClassLoader loader2 = new ParentClassLoader(loader1);   

那么parent delegation模型为什么更安全了？ 因为在此模型下用户自定义的类装载器不可能装载应该由父亲装载器装载的可靠类，从而防止不可靠甚至恶意的代码代 替由父亲装载器装载的可靠代码。实际上，类装载器的编写者可以自由选择不用把请求委托给parent，但正如上所说，会带来安全的问题。

5.命名空间及其作用

例2不同命名空间的类的访问（代码未验证）

文件打包成jar包：

1. package uRLClassLoaderTest1;  
3. /*sub/Loadersample3.java*/
4. publicclass LoaderSample3 {  
5. publicint age = 30;  
6. //静态代码块，类被装在的时候自动运行。
7. static {  
8.         System.out.println("LoaderSample3 loaded");  
9.         System.out.println(LoaderSample3.class.getClassLoader());//输出类装载器的类型
10.     }  
11. }  

（2）创建java project：
URLClassLoaderTest0，在创建LoaderSample2.java。

[java]view plaincopyprint?

1. package uRLClassLoaderTest0;  
3. /*LoaderSample2.java*/
4. import java.net.*;  
5. import java.lang.reflect.*;  
7. publicclass LoaderSample2 {  
8. publicstaticvoid main(String[] args) {  
9. try {  
10. //String path = System.getProperty("user.dir");
11.             URL[] us = {new URL("file:d:/jarLoaderSample3.jar")};  
12.             ClassLoader loader = new URLClassLoader(us);  
13.             Class c = loader.loadClass("uRLClassLoaderTest1.LoaderSample3");  
14.             System.out.println(LoaderSample2.class.getClassLoader());//输出类装载器的类型
15.             Object o = c.newInstance();  
16.             Field f = c.getField("age");  
17. int age = f.getInt(o);  
18.             System.out.println("age is " + age);  
19.         } catch (Exception e) {  
20.             e.printStackTrace();  
21.         }  
22.     }  
23. }  

运行结果：

[java]view plaincopyprint?

1. sun.misc.Launcher$AppClassLoader@40affc70
2. LoaderSample3 loaded  
3. java.net.URLClassLoader@544a5ab2
4. age is 30

从运行结果中可以看出，在类LoaderSample2中可以创建处于另一命名空间的类LoaderSample3中的对象并可以访问其公共成员age。并且LoaderSample2是由系统类装载器AppClassLoader装载，而LoaderSample3则是由URLClassLoader装载。

6.运行时包(runtime package)

7.总结