深入研究Java类加载机制

 

    类加载是Java程序运行的第一步，研究类的加载有助于了解JVM执行过程，并指导开发者采取更有效的措施配合程序执行。

    研究类加载机制的第二个目的是让程序能动态的控制类加载，比如热部署等，提高程序的灵活性和适应性。

 

一、简单过程  

    Java程序运行的场所是内存，当在命令行下执行java HelloWorld命令的时候，

    JVM会将HelloWorld.class加载到内存中，并形成一个Class的对象HelloWorld.class。

 

    其中，类加载过程如下：

    (1) 寻找jre目录，寻找jvm.dll，并初始化JVM；

    (2) 产生一个Bootstrap Loader(启动类加载器)；

    (3) Bootstrap Loader自动加载Extended Loader(标准扩展类加载器)，并将其父Loader设为Bootstrap Loader；

    (4) Bootstrap Loader自动加载AppClass Loader(系统类加载器)，并将其父Loader设为Extended Loader；

    (5) 最后由AppClass Loader加载HelloWorld类。 

    以上就是类加载的最一般的过程。

 

二、加载明细

    类加载器各自搜索的目录：

    Bootstrap Loader(启动类加载器)：加载System.getProperty("sun.boot.class.path")所指定的路径或jar。

    Extended Loader(扩展类加载器ExtClassLoader)：加载System.getProperty("java.ext.dirs")所指定的路径或jar。在使用Java运行程序时，也可以指定其搜索路径，

    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　例如：java -Djava.ext.dirs=d:\projects\testproj\classes HelloWorld

     AppClass Loader(系统类加载器AppClassLoader)：加载System.getProperty("java.class.path")所指定的路径或jar。在使用Java运行程序时，也可以加上-cp来覆盖原有的Classpath设置，

    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　例如： java -cp ./lavasoft/classes HelloWorld

     ExtClassLoader和AppClassLoader在JVM启动后，会在JVM中保存一份，并且在程序运行中无法改变其搜索路径。如果想在运行时从其他搜索路径加载类，就要产生新的类加载器。

 

 三、类加载器的特点  

    1、运行一个程序时，总是由AppClass Loader(系统类加载器)开始加载指定的类。

    2、在加载类时，每个类加载器会将加载任务上交给其父，如果其父找不到，再由自己去加载。
    3、Bootstrap Loader(启动类加载器)是最顶级的类加载器了，其父加载器为null.

 

四、类加载器的获取   

 public class HelloWorld { 
        public static void main(String[] args) { 
                HelloWorld hello = new HelloWorld(); 
                Class c = hello.getClass(); 
                ClassLoader loader = c.getClassLoader(); 
                System.out.println(loader); 
                System.out.println(loader.getParent()); 
                System.out.println(loader.getParent().getParent()); 
        } 
    }

     打印结果：

    sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f 
    sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@addbf1 
    null 

    从上面的结果可以看出，并没有获取到ExtClassLoader的父Loader，原因是Bootstrap Loader(启动类加载器)是用C语言实现的，找不到一个确定的返回父Loader的方式，于是就返回null。

  

五、类的加载 

    类加载有三种方式：

    1、命令行启动应用时候由JVM初始化加载

    2、通过Class.forName()方法动态加载

    3、通过ClassLoader.loadClass()方法动态加载

 

    三种方式区别比较大，看个例子就明白了：

public class HelloWorld { 
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { 
                ClassLoader loader = HelloWorld.class.getClassLoader(); 
                System.out.println(loader); 
                //使用ClassLoader.loadClass()来加载类，不会执行初始化块 
                loader.loadClass("Test2"); 
                //使用Class.forName()来加载类，默认会执行初始化块 
                 //Class.forName("Test2"); 
                //使用Class.forName()来加载类，并指定ClassLoader，初始化时不执行静态块  

             //Class.forName("Test2", false, loader); 
        } 
     }

 public class Test2 { 
        static { 
                System.out.println("静态初始化块执行了！"); 
        } 
     } 

        分别切换加载方式，会有不同的输出结果。

 

有关ClassLoader还有很重要一点：

　　同一个ClassLoader加载的类文件，只有一个Class实例。

　　但是，如果同一个类文件被不同的ClassLoader载入，则会有两份不同的ClassLoader实例(前提是着两个类加载器不能用相同的父类加载器)。