Java類載入原始碼閱讀

摘要： 啟動類載入器 BootStrap ClassLoader ：最頂層的類載入器，負責載入 JAVA_HOME\lib 目錄中的，或通過-Xbootclasspath引數指定路徑中的，且被虛擬機器認可（按檔名識別，如rt.jar）的類。可以通 System.getProperty(...

• 啟動類載入器 BootStrap ClassLoader ：最頂層的類載入器，負責載入 JAVA_HOME\lib 目錄中的，或通過-Xbootclasspath引數指定路徑中的，且被虛擬機器認可（按檔名識別，如rt.jar）的類。可以通 System.getProperty("sun.boot.class.path") 檢視載入的路徑。
• 擴充套件類載入器 Extention ClassLoader ：主要載入目錄 %JRE_HOME%\lib\ext 目錄下的 jar 包和 class 檔案，或通過java.ext.dirs系統變數指定路徑中的類庫。也可以通過 System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs")) 檢視載入類檔案的路徑。
• 應用程式類載入器 Application ClassLoader ：也叫做系統類載入器，可以通過 getSystemClassLoader() 獲取，負責載入使用者路徑 classpath 上的類庫。如果沒有自定義類載入器，一般這個就是預設的類載入器。

類載入層次關係

類載入器之間的這種層次關係叫做雙親委派模型。

雙親委派模型要求除了頂層的啟動類載入器（Bootstrap ClassLoader）外，其餘的類載入器都應當有自己的父類載入器。這裡的類載入器之間的父子關係一般不是以繼承關係實現的，而是用組合實現的。

• 下面看一段原始碼

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() {
// Create the extension class loader
ClassLoader extcl;
try {
extcl = ExtClassLoader.getExtClassLoader();
} catch (IOException e) {
throw new InternalError(
"Could not create extension class loader", e);
}

// Now create the class loader to use to launch the application
try {
loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);
} catch (IOException e) {
throw new InternalError(
"Could not create application class loader", e);
}

Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader);
}

/*
* Returns the class loader used to launch the main application.
*/
public ClassLoader getClassLoader() {
return loader;
}
/*
* The class loader used for loading installed extensions.
*/
static class ExtClassLoader extends URLClassLoader {}

/**
* The class loader used for loading from java.class.path.
* runs in a restricted security context.
*/
static class AppClassLoader extends URLClassLoader {}
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從原始碼中我們看到

（1） Launcher 初始化的時候建立了 ExtClassLoader 以及 AppClassLoader ，並將 ExtClassLoader 例項傳入到 AppClassLoader 中。

（2）雖然上一段原始碼中沒見到建立 BoopStrap ClassLoader ，但是程式一開始就執行了 System.getProperty("sun.boot.class.path") 。

附上 Launcher 相關文章： ofollow,noindex">blog.csdn.net/jyxmust/art…

• 類載入器中的繼承關係 AppClassLoader 的父載入器為 ExtClassLoader ， ExtClassLoader 的父載入器為 null ， BoopStrap ClassLoader 為頂級載入器。

類載入機制-雙親委託

當JVM載入 Test.class 類的時候

• 首先會到自定義載入器中查詢，看是否已經載入過，如果已經載入過，則返回該類。
• 如果自定義載入器沒有載入過，則詢問上一層載入器(即 AppClassLoader )是否已經載入過 Test.class 。
• 如果沒有載入過，則詢問上一層載入器（ ExtClassLoader ）是否已經載入過。
• 如果沒有載入過，則繼續詢問上一層載入（ BoopStrap ClassLoader ）是否已經載入過。
• 如果 BoopStrap ClassLoader 沒有載入過，則到自己指定類載入路徑 sun.boot.class.path 下檢視是否有 Test.class 位元組碼，有則載入並返回載入後的類 c = findBootstrapClassOrNull(name) 。
• 如果還是沒找到呼叫 c = findClass(name) 到載入器 ExtClassLoader 指定的類載入路徑 java.ext.dirs 下查詢 class 檔案，有則載入並返回類。
• 依此類推，最後到自定義類載入器指定的路徑還沒有找到 Test.class 位元組碼，則丟擲異常 ClassNotFoundException 。

這裡注意

每個自定義的類載入器都需要重寫 findClass 方法，該方法的作用是到指定位置查詢 class 檔案並載入到JVM中，如果找不到則丟擲 ClassNotFoundException 異常。

雙親委派模型最大的好處就是讓Java類同其類載入器一起具備了一種帶優先順序的層次關係。這句話可能不好理解，我們舉個例子。比如我們要載入頂層的Java類—— java.lang.Object 類，無論我們用哪個類載入器去載入 Object 類，這個載入請求最終都會委託給 Bootstrap ClassLoader ，這樣就保證了所有載入器載入的 Object 類都是同一個類。

雙親委派模型的實現比較簡單，在 java.lang.ClassLoader 的 loadClass 方法中：

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;
}
}
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/**
* Finds the class with the specified <a href="#name">binary name</a>.
* This method should be overridden by class loader implementations that
* follow the delegation model for loading classes, and will be invoked by
* the {@link #loadClass <tt>loadClass</tt>} method after checking the
* parent class loader for the requested class.The default implementation
* throws a <tt>ClassNotFoundException</tt>.
*
* @paramname
*The <a href="#name">binary name</a> of the class
*
* @returnThe resulting <tt>Class</tt> object
*
* @throwsClassNotFoundException
*If the class could not be found
*
* @since1.2
*/
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
throw new ClassNotFoundException(name);
}
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