类加载器之源码解析

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什么是类加载器

JVM 类加载过程分为三步

  1. 加载
  2. 链接
  3. 初始化

类加载器就是用来完成在加载阶段查找字节流的过程。

双亲委派机制

当一个类加载器收到加载请求时，会先将请求转发给「父」类加载器。在「父」类加载器没有找到所请求的类的情况下，该类加载器才会尝试去加载。

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protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // First, check if the class has already been loaded
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // ClassNotFoundException thrown if class not found
                // from the non-null parent class loader
            }

            if (c == null) {
                // If still not found, then invoke findClass in order
                // to find the class.
                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;
    }
}

ClassLoder

除了启动类加载器以外，其他所有类加载器都是ClassLoader的子类，其中两个重要的类加载器是扩展类加载器（extension class loader）和应用类加载器（application class loader），均由 Java 核心类库提供。

继承关系如下

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static class ExtClassLoader extends URLClassLoader {
}

static class AppClassLoader extends URLClassLoader {
}

public class URLClassLoader extends SecureClassLoader implements Closeable {
}

public class SecureClassLoader extends ClassLoader {
}

public abstract class ClassLoader {
}

ExtClassLoader 和 AppClassLoader

从上面的继承关系可以看到ExtClassLoader和AppClassLoader都继承自UrlClassLoader，但基于双亲委派机制中说的「父」类加载器并不是「父类」加载器，所以他们在接收到加载请求之后并不会发送到UrlClassLoader。

看下 ExtClassLoader 和 AppClassLoader 创建的过程：

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public Launcher() {
    Launcher.ExtClassLoader var1;
    try {
      // 创建 ExtClassLoader
      var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
    } catch (IOException var10) {
      throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
    }

    try {
      // 创建 AppClassLoader，传入参数为 var1 为 ExtClassLoader 对象
      this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
    } catch (IOException var9) {
      throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
    }
 ...
  }

AppClassLoader 的「父」类加载器就是 ExtClassLoader，而 ExtClassLoader 创建时传入参数是null，也就是对应的 BootstrapClassLoader。

BootstrapClassLoader 是由C++编写，没有对应的 Java 对象，因此在 Java 中只能用 null 来指代。

  • 启动类加载器负责加载最为基础，最为重要的类，比如存放在 JRE 的 lib 目录下的 jar 包中的类，以及由虚拟机参数 -Xbootclasspath 指定的类。

  • ExtClassLoader 负责加载相对次要、但又通用的类，比如存放在 JRE 的 lib/ext 目录下的 jar 包中的类，以及由系统变量 java.ext.dirs 指定的类。

  • AppClassLoader 负责加载应用程序路径下的类。