java ClassLoader 详解

1.什么是类加载器？

类加载器就是寻找类的字节码文件并构造出类在JVM内部表示的对象组件。

类装在工作有ClassLoader及其子类负责，ClassLoader是一个重要的java运行时系统组件，它负责运行时查找和装入class字节码文件。

jvm运行时产生三个ClassLoader：

BootStrap ClassLoader：由C++编写，非ClassLoader子类，在java中看不到；根装载器主要负责JRE的核心类库，lib下的 rt.jar、resources.jar、charset.jar。 

         Ext ClassLoader：扩展类加载器，负责加载JRE扩展目录ext中的JAR类包，主要用来实现第三方的扩展功能。

         App ClassLoader：负责装载ClassPath下的类包。

三个类加载器间的关系可以通过下图形象的描述：  


  

2.类的加载过程

JVM将类加载过程分为三个步骤：装载（Load），链接（Link）和初始化(Initialize)链接又分为三个步骤，如下图所示：



1) 装载：查找和导入Class文件；

2)链接：执行验证、准备和解析步骤

a) 验证：确保Class文件被加载类的正确性；

b) 准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值；

c) 解析：把类中的符号引用转换为直接引用；

3)初始化：为类的静态变量赋予正确的初始值；

          那为什么我要有验证这一步骤呢？首先如果由编译器生成的class文件，它肯定是符合JVM字节码格式的，但是万一有高手自己写一个class文件，让JVM加载并运行，用于恶意用途，就不妙了，因此这个class文件要先过验证这一关，不符合的话不会让它继续执行的，也是为了安全考虑吧。

        准备阶段和初始化阶段看似有点矛盾，其实是不矛盾的，如果类中有语句：private static int a = 10，它的执行过程是这样的，首先字节码文件被加载到内存后，先进行链接的验证这一步骤，验证通过后准备阶段，给a分配内存，因为变量a是static的，所以此时a等于int类型的默认初始值0，即a=0,然后到解析（后面在说），到初始化这一步骤时，才把a的真正的值10赋给a,此时a=10。

3. 类的初始化  

注：来自 http://blog.csdn.net/gjanyanlig/article/details/6818655   

类什么时候才被初始化：

1）创建类的实例，也就是new一个对象

2）访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值

3）调用类的静态方法

4）反射（Class.forName("com.lyj.load")）

5）初始化一个类的子类（会首先初始化子类的父类）

6）JVM启动时标明的启动类，即文件名和类名相同的那个类

         只有这6中情况才会导致类的类的初始化。

     类的初始化步骤：

        1）如果这个类还没有被加载和链接，那先进行加载和链接

        2）假如这个类存在直接父类，并且这个类还没有被初始化（注意：在一个类加载器中，类只能初始化一次），那就初始化直接的父类（不适用于接口）

         3)加入类中存在初始化语句（如static变量和static块），那就依次执行这些初始化语句。

4.双亲委托机制

下图是ClassLoader的加载类流程图，以加载一个类的过程类示例说明整个ClassLoader的过程。



Java中ClassLoader的加载采用了“双亲委托机制(全盘负责委托机制)”。

   双亲委托机制：某个特定的类加载器在接到加载类的请求时，首先将加载任务委托给父类加载器，依次递归，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回；只有父类加载器无法完成此加载任务时，才自己去加载。

 
  好处：java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。例如类java.lang.Object，它存放在rt.jar中，无论哪个类加载器要加载这个类，最终都会委派给启动类加载器进行加载，因此Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。相反，如果用户自己写了一个名为java.lang.Object的类，并放在程序的Classpath中，那系统中将会出现多个不同的Object类，java类型体系中最基础的行为也无法保证，应用程序也会变得一片混乱。双亲委托机制保证了类永远是从根装载器来装载。

java开发，都遇到过java.lang.NoSuchMethodError错误，究其原因就是有JVM的“双亲委托机制”引发的，因为在java的类路径下放了不同版本的类包，如
commons-lang2.x.jar和commons-lang3.x.jar都在类路径中，代码中使用到了common-lang3.x.jar类的某个方法，而这个方法在commons-lang2.x.jar中不存在，jvm加载时碰巧又从commons-lang2.x.jar中加载类，运行时就会抛出NoSuchMethodError错误。