Jvm中的类加载器是指实现通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流功能的代码模块。

类与类加载器

对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类命名空间。通俗来说，只有由同一个类加载器所加载的类才会”相等”，不同类加载器所加载的类，即使全限定名一样，其本质仍然是不相等的。注：这里的相等包含equals()方法、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法、以及instanceof关键字等。

public class ClassLoaderEqualsTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        ClassLoader myClassLoader = new ClassLoader() {
            @Override
            public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
                try {
                    String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";
                    InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
                    if (is == null) {
                        return super.loadClass(name);
                    }
                    byte[] b = new byte[is.available()];
                    is.read(b);
                    return defineClass(name, b, 0, b.length);
                } catch (Exception e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        };
        Object object = myClassLoader.loadClass("jvm.BigClazz").newInstance();
        System.out.println(object.getClass());
        System.out.println(object instanceof BigClazz);
        System.out.println(object.getClass().getClassLoader());
        System.out.println(BigClazz.class.getClassLoader());
    }
}

程序运行结果为：

class jvm.BigClazz
false
jvm.ClassLoderEqualsTest$1@1540e19d
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

可以看出，两个jvm.BigClazz类并不相等，因为它们的类加载器并不是同一个。

双亲委派模型

从Java虚拟机的角度来说，类加载器分为两类：

  • Bootstrap ClassLoader:由C++实现，属于虚拟机的一部分，用于加载Java基本的类。
  • 其他ClassLoader:由Java实现，独立于虚拟机外部，全都继承于抽象类java.lang.ClassLoader,用于加载其他的Java类。

从Java开发者的角度来看，类的加载器分为以下三类

  • 启动类加载器：就是上面的Bootstrap ClassLoader，负责将存放在/lib目录中，或者被-Xbootclasspath参数所指定路径中的，且能够被虚拟机所识别的（依照文件名）类库加载到JVM中。
  • 扩展类加载器(Extension ClassLoader)：该加载器负责加载/lib/ext目录中的，或者被`java.ext.dirs`系统变量所指定的路径中的所有类库。请注意：如果使用java.ext.dirs系统变量设定java程序加载类库，该java程序将不会加载/lib/ext目录中的jar包！譬如各种加密算法都无法使用。
  • 应用程序类加载器(Application ClassLoader)：该加载器负责加载ClassPath上所指定的类库。

上述三类加载器之间的层次模型被称为双亲委派模型：除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应该有自己的父类加载器，如下所示：

ParentsDelegationModel.png

双亲委派模型的工作流程是：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把请求委派给自己的父类加载器，如此递归，所有的加载请求都会被送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器无法完成加载任务时，子加载器才会自己加载。简单来说：可以保证每一个类都是从上至下依次进行加载的。

Java类随着类加载器一起具备了一种带有优先级的层级关系，这保证了Java类型的唯一性，对于保证Java程序运行的稳定性很重要。双亲委派模型的代码都在ClassLoader.loadClass()方法中，一般来说，如果我们要实现自己的类加载器，不要重载这个方法，而是重载类加载器中的findClass()方法。

//双亲委派模型实现
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();
                //首先尝试通过父类加载
                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
                }
                
                //父类无法加载的情况下才会在子类进行加载
                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;
        }
    }

但是在实际的使用过程中，位于上面的类加载器所加载的类可能会使用子加载器所加载的类，所以双亲委派模型并不是强制性约束模型。比如JNDI，其代码由启动类加载器所加载，但是实际实现类却是由应用类加载器所加载。OSGI中的类可能会平级调用其他类加载器等。