Java类载入器 ClassLoader的解析

//參考 ： http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/

类载入器基本概念

类载入器是 Java 语言的一个创新，也是 Java 语言流行的重要原因之中的一个。它使得 Java 类能够被动态载入到 Java 虚拟机中并运行。

类载入器从 JDK 1.0 就出现了。最初是为了满足 Java Applet 的须要而开发出来的。Java Applet 须要从远程下载 Java 类文件到浏览器中并运行。如今类载入器在 Web 容器和 OSGi 中得到了广泛的使用。一般来说，Java 应用的开发者不须要直接同类载入器进行交互。Java 虚拟机默认的行为就已经足够满足大多数情况的需求了。只是假设遇到了须要与类载入器进行交互的情况，而对类载入器的机制又不是非常了解的话，就非常easy花大量的时间去调试ClassNotFoundException和NoClassDefFoundError等异常。

类载入器（class loader）用来载入 Java 类到 Java 虚拟机中。

一般来说，Java 虚拟机使用 Java 类的方式例如以下：Java 源程序（.java 文件）在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码（.class 文件）。类载入器负责读取 Java 字节代码，并转换成java.lang.Class类的一个实例。每一个这种实例用来表示一个 Java 类。通过此实例的newInstance()方法就能够创建出该类的一个对象。实际的情况可能更加复杂，比方
Java 字节代码可能是通过工具动态生成的。也可能是通过网络下载的。

类载入器是负责载入类的对象。ClassLoader类是一个抽象类。假设给定类的二进制名称，那么类载入器会试图查找或生成构成类定义的数据。一般策略是将名称转换为某个文件名称，然后从文件系统读取该名称的“类文件”。

每一个 Class对象都包括一个对定义它的ClassLoader 的引用。应用程序须要实现 ClassLoader 的子类。以扩展 Java 虚拟机动态载入类的方式。

数组类的Class对象不是由类载入器创建的，而是由Java执行时依据须要自己主动创建。数组类的类载入器由Class.getClassLoader()返回，该载入器与其元素类型的类载入器是同样的；假设该元素类型是基本类型。则该数组类没有类载入器。

ClassLoader 类使用托付模型来搜索类和资源。

每一个ClassLoader 实例都有一个相关的父类载入器。须要查找类或资源时。ClassLoader 实例会在试图亲自查找类或资源之前，将搜索类或资源的任务托付给其父类载入器。

虚拟机的内置类载入器（称为 "bootstrap classloader"）本身没有父类载入器。可是能够将它用作 ClassLoader 实例的父类载入器。

Java应用环境中不同的class分别由不同的ClassLoader负责载入。

一个jvm中默认的classloader有BootstrapClassLoader、Extension ClassLoader、App ClassLoader、CustomClassLoader，分别各司其职：

BootstrapClassLoader

负责载入java基础类，主要是 %JRE_HOME/lib/ 文件夹下的rt.jar、resources.jar、charsets.jar和class等

ExtensionClassLoader

负责载入java扩展类，主要是%JRE_HOME/lib/ext 文件夹下的jar和class

AppClassLoader

负责载入当前java应用的classpath中的全部类。

Custom ClassLoader（自己定义ClassLoader）

因为一些特殊的需求，我们可能须要定制ClassLoader的载入行为。这时候就须要自己定义ClassLoader了.自己定义ClassLoader须要继承ClassLoader抽象类，重写findClass方法，这种方法定义了ClassLoader查找class的方式。

主要能够扩展的方法有：

findClass         定义查找Class的方式

defineClass      将类文件字节码载入为jvm中的class

findResource   定义查找资源的方式

当中Bootstrap ClassLoader是JVM级别的。由C++撰写；ExtensionClassLoader、App ClassLoader都是java类。都继承自URLClassLoader超类。

Bootstrap ClassLoader由JVM启动，然后初始化sun.misc.Launcher 。sun.misc.Launcher初始化ExtensionClassLoader、App ClassLoader。

測试代码：

public class ClassLoaderTest {

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("==========Bootstrap ClassLoader是Java类载入层次中最顶层的类载入器，负责载入JDK中的核心类库==========");
		java.net.URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
		for (int i = 0; i < urls.length; i++) {
			System.out.println(urls[i].toExternalForm());
		}
		System.out.println("==========寻找程序所须要的类==========");
		System.out.println("Bootstrap ClassLoader所需的包能够从sun.boot.class.path取得==" + System.getProperty("sun.boot.class.path"));
		System.out.println("Extension ClassLoader所需的包能够从java.ext.dirs取得==" + System.getProperty("java.ext.dirs"));
		System.out.println("App ClassLoader所需的包能够从java.class.path取得==" + System.getProperty("java.class.path"));

		System.out.println("==========查看父子关系==========");
		ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
		System.out.println("App ClassLoader::getContextClassLoader==" + cl.toString());
		System.out.println("Extension ClassLoader：：getContextClassLoader.parent==" + cl.getParent().toString());
		System.out.println("Bootstrap ClassLoader::getContextClassLoader.parent.parent==" + cl.getParent().getParent());
	}
}

输出结果

==========Bootstrap ClassLoader是Java类载入层次中最顶层的类载入器。负责载入JDK中的核心类库==========
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/resources.jar
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/rt.jar
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/jsse.jar
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/jce.jar
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/charsets.jar
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/jfr.jar
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/classes
==========寻找程序所须要的类==========
Bootstrap ClassLoader所需的包能够从sun.boot.class.path取得==D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\resources.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\rt.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\sunrsasign.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\jsse.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\jce.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\charsets.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\jfr.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\classes
Extension ClassLoader所需的包能够从java.ext.dirs取得==D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\ext;C:\windows\Sun\Java\lib\ext
App ClassLoader所需的包能够从java.class.path取得==D:\project\huabaocrm\huabaocrm\build\classes;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\annotations-api.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\catalina-ant.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\catalina-ha.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\catalina-tribes.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\catalina.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\ecj-4.4.2.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\el-api.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\jasper-el.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\jasper.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\jsp-api.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\servlet-api.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-api.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-coyote.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-dbcp.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-i18n-es.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-i18n-fr.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-i18n-ja.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-jdbc.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-util.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat7-websocket.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\websocket-api.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\aopalliance-1.0.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\aspectjweaver-1.8.8.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-beanutils-1.8.0.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-codec-1.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-collections-3.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-collections-3.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-digester-2.0.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-fileupload-1.3.1.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-io-1.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-lang-2.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-logging-1.1.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\dom4j-1.6.1.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\druid-1.0.16.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\ezmorph-0.9.1.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\ezmorph-1.0.6.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\gson-2.2.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jackson-annotations-2.7.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jackson-core-2.7.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jackson-core-asl-1.9.13.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jackson-databind-2.7.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jackson-mapper-asl-1.9.13.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\json-lib-2.2.3-jdk15.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\json-lib-2.4-jdk15.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jstl-1.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\log4j-1.2.16.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\mybatis-3.3.0.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\mybatis-generator-core-1.3.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\mybatis-spring-1.2.3.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\mysql-connector-java-5.1.34.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\poi-3.8-20120326.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\poi-ooxml-3.8-20120326.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\poi-ooxml-schemas-3.8-20120326.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\slf4j-api-1.6.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\slf4j-log4j12-1.6.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-aop-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-aspects-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-beans-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-context-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-context-support-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-core-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-expression-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-jdbc-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-oxm-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-test-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-tx-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-web-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-webmvc-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\tiles-api-2.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\tiles-core-2.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\tiles-jsp-2.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\tiles-servlet-2.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\tiles-template-2.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\xmlbeans-2.6.0.jar;D:\software\eclipse-jee-mars-1-win32-x86_64\eclipse\plugins\org.junit_4.12.0.v201504281640\junit.jar;D:\software\eclipse-jee-mars-1-win32-x86_64\eclipse\plugins\org.hamcrest.core_1.3.0.v201303031735.jar
==========查看父子关系==========
App ClassLoader::[email protected]
Extension ClassLoader：：[email protected]c9ed5d6
Bootstrap ClassLoader::getContextClassLoader.parent.parent==null

ClassLoader 中与载入类相关的方法（具体查看API）

ClassLoader载入类的原理

1、原理介绍

ClassLoader使用的是双亲托付模型来搜索类的。每一个ClassLoader实例都有一个父类载入器的引用（不是继承的关系，是一个包括的关系）。虚拟机内置的类载入器（Bootstrap ClassLoader）本身没有父类载入器，但能够用作其他ClassLoader实例的的父类载入器。当一个ClassLoader实例须要载入某个类时，它会试图亲自搜索某个类之前。先把这个任务托付给它的父类载入器，这个过程是由上至下依次检查的。首先由最顶层的类载入器Bootstrap
ClassLoader试图载入，假设没载入到，则把任务转交给Extension ClassLoader试图载入，假设也没载入到，则转交给App ClassLoader 进行载入，假设它也没有载入得到的话，则返回给托付的发起者，由它到指定的文件系统或网络等URL中载入该类。假设它们都没有载入到这个类时，则抛出ClassNotFoundException异常。否则将这个找到的类生成一个类的定义。并将它载入到内存其中，最后返回这个类在内存中的Class实例对象。

2、为什么要使用双亲托付这样的模型呢？

由于这样能够避免反复载入，当父亲已经载入了该类的时候，就没有必要子ClassLoader再载入一次。考虑到安全因素。我们试想一下，假设不使用这样的托付模式，那我们就能够随时使用自己定义的String来动态替代java核心api中定义的类型。这样会存在很大的安全隐患，而双亲托付的方式，就能够避免这样的情况。由于String已经在启动时就被引导类载入器（Bootstrcp ClassLoader）载入，所以用户自己定义的ClassLoader永远也无法载入一个自己写的String。除非你改变JDK中ClassLoader搜索类的默认算法。

3、 可是JVM在搜索类的时候，又是怎样判定两个class是同样的呢？

JVM在判定两个class是否同样时。不仅要推断两个类名是否同样。并且要推断是否由同一个类载入器实例载入的。仅仅有两者同一时候满足的情况下，JVM才觉得这两个class是同样的。

就算两个class是同一份class字节码，假设被两个不同的ClassLoader实例所载入。JVM也会觉得它们是两个不同class。比方网络上的一个Java类org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple，javac编译之后生成字节码文件NetClassLoaderSimple.class。ClassLoaderA和ClassLoaderB这两个类载入器并读取了NetClassLoaderSimple.class文件，并分别定义出了java.lang.Class实例来表示这个类，对于JVM来说，它们是两个不同的实例对象，但它们确实是同一份字节码文件，假设试图将这个Class实例生成详细的对象进行转换时，就会抛执行时异常java.lang.ClassCaseException。提示这是两个不同的类型。如今通过实例来验证上述所描写叙述的是否正确：

1）、在webserver上建一个org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple.java类

package org.classloader.simple;  

public class NetClassLoaderSimple {  

    private NetClassLoaderSimple instance;  

    public void setNetClassLoaderSimple(Object obj) {
        this.instance = (NetClassLoaderSimple)obj;
    }
}

org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple类的setNetClassLoaderSimple方法接收一个Object类型參数，并将它强制转换成org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple类型。

2）、測试两个class是否同样（NetWorkClassLoader.java）

package classloader;  

public class NewworkClassLoaderTest {  

    public static void main(String[] args) {
        try {
            //測试载入网络中的class文件
            String rootUrl = "http://localhost:8080/httpweb/classes";
            String className = "org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple";
            NetworkClassLoader ncl1 = new NetworkClassLoader(rootUrl);
            NetworkClassLoader ncl2 = new NetworkClassLoader(rootUrl);
            Class<?> clazz1 = ncl1.loadClass(className);
            Class<?

> clazz2 = ncl2.loadClass(className);
            Object obj1 = clazz1.newInstance();
            Object obj2 = clazz2.newInstance();
            clazz1.getMethod("setNetClassLoaderSimple", Object.class).invoke(obj1, obj2);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }  

}

首先获得网络上一个class文件的二进制名称，然后通过自己定义的类载入器NetworkClassLoader创建两个实例，并依据网络地址分别载入这份class，并得到这两个ClassLoader实例载入后生成的Class实例clazz1和clazz2，最后将这两个Class实例分别生成详细的实例对象obj1和obj2，再通过反射调用clazz1中的setNetClassLoaderSimple方法。

3）、查看測试结果

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center" >

结论：从结果中能够看出。尽管是同一份class字节码文件，可是因为被两个不同的ClassLoader实例所载入，所以JVM觉得它们就是两个不同的类。

4、ClassLoader的体系架构：

验证ClassLoader载入类的原理：

測试1：打印ClassLoader类的层次结构，请看以下这段代码：

ClassLoader loader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();    //获得载入ClassLoaderTest.class这个类的类载入器
while(loader != null) {
    System.out.println(loader);
    loader = loader.getParent();    //获得父类载入器的引用
}
System.out.println(loader);

打印结果：

第一行结果说明：ClassLoaderTest的类载入器是AppClassLoader。

第二行结果说明：AppClassLoader的类加器是ExtClassLoader，即parent=ExtClassLoader。

第三行结果说明：ExtClassLoader的类加器是Bootstrap ClassLoader，由于Bootstrap ClassLoader不是一个普通的Java类，所以ExtClassLoader的parent=null，所以第三行的打印结果为null就是这个原因。

測试2：将ClassLoaderTest.class打包成ClassLoaderTest.jar，放到Extension ClassLoader的载入文件夹下（JAVA_HOME/jre/lib/ext），然后又一次执行这个程序，得到的结果会是什么样呢？

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center" >

打印结果：

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center" >

打印结果分析：

为什么第一行的结果是ExtClassLoader呢？

由于ClassLoader的托付模型机制。当我们要用ClassLoaderTest.class这个类的时候，AppClassLoader在试图载入之前，先托付给Bootstrcp ClassLoader，Bootstracp ClassLoader发现自己没找到，它就告诉ExtClassLoader。兄弟，我这里没有这个类，你去载入看看，然后Extension ClassLoader拿着这个类去它指定的类路径（JAVA_HOME/jre/lib/ext）试图载入，唉，它发如今ClassLoaderTest.jar这样一个文件里包括ClassLoaderTest.class这种一个文件。然后它把找到的这个类载入到内存其中，并生成这个类的Class实例对象，最后把这个实例返回。所以ClassLoaderTest.class的类载入器是ExtClassLoader。

第二行的结果为null，是由于ExtClassLoader的父类载入器是Bootstrap ClassLoader。

測试3：用Bootstrcp ClassLoader来载入ClassLoaderTest.class，有两种方式：

1、在jvm中加入-Xbootclasspath參数，指定Bootstrcp ClassLoader载入类的路径。并追加我们自已的jar（ClassTestLoader.jar）

2、将class文件放到JAVA_HOME/jre/classes/文件夹下（上面有提到）

方式1：（我用的是Eclipse开发工具，用命令行是在java命令后面加入-Xbootclasspath參数）

打开Run配置对话框：

配置好如图中所述的參数后，又一次执行程序，产的结果例如以下所看到的：（类载入的过程。仅仅摘下了一部份）

打印结果：

[Loaded java.io.FileReader from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded sun.nio.cs.StreamDecoder from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.ArrayList from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.reflect.Array from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.Locale from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.concurrent.ConcurrentMap from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.concurrent.ConcurrentHashMap from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.concurrent.locks.Lock from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.concurrent.locks.ReentrantLock from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Segment from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.concurrent.locks.AbstractOwnableSynchronizer from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$Sync from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$NonfairSync from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$Node from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.CharacterDataLatin1 from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.io.ObjectStreamClass from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded sun.net.www.ParseUtil from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.BitSet from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.net.Parts from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.net.URLStreamHandler from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded sun.net.www.protocol.file.Handler from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.HashSet from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded sun.net.www.protocol.jar.Handler from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded sun.misc.Launcher$AppClassLoader from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded sun.misc.Launcher$AppClassLoader$1 from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.SystemClassLoaderAction from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Path C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\classes]
[Loaded classloader.ClassLoaderTest from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\classes]
null  //这是打印的结果
C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\resources.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\sunrsasign.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\jsse.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\jce.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\charsets.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\classes;c:\ClassLoaderTest.jar
//这一段是System.out.println(System.getProperty("sun.boot.class.path"));打印出来的。这个路径就是Bootstrcp ClassLoader默认搜索类的路径
[Loaded java.lang.Shutdown from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.Shutdown$Lock from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]

方式2：将ClassLoaderTest.jar解压后。放到JAVA_HOME/jre/classes文件夹下。例如以下图所看到的：

提示：jre文件夹下默认没有classes文件夹。须要自己手动创建一个

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center" >

打印结果：

从结果中能够看出，两种方式都实现了将ClassLoaderTest.class由Bootstrcp ClassLoader载入成功了。

定义自已的ClassLoader

既然JVM已经提供了默认的类载入器，为什么还要定义自已的类载入器呢？

由于Java中提供的默认ClassLoader，仅仅载入指定文件夹下的jar和class，假设我们想载入其他位置的类或jar时，比方：我要载入网络上的一个class文件，通过动态载入到内存之后，要调用这个类中的方法实现我的业务逻辑。

在这种情况下。默认的ClassLoader就不能满足我们的需求了，所以须要定义自己的ClassLoader。

定义自已的类载入器分为两步：

1、继承java.lang.ClassLoader

2、重写父类的findClass方法

读者可能在这里有疑问，父类有那么多方法。为什么偏偏仅仅重写findClass方法？

由于JDK已经在loadClass方法中帮我们实现了ClassLoader搜索类的算法，当在loadClass方法中搜索不到类时，loadClass方法就会调用findClass方法来搜索类，所以我们仅仅需重写该方法就可以。如没有特殊的要求。一般不建议重写loadClass搜索类的算法。下图是API中ClassLoader的loadClass方法：

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演示样例：自己定义一个NetworkClassLoader，用于载入网络上的class文件

package classloader;  

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.URL;  

/**
 * 载入网络class的ClassLoader
 */
public class NetworkClassLoader extends ClassLoader {  

    private String rootUrl;  

    public NetworkClassLoader(String rootUrl) {
        this.rootUrl = rootUrl;
    }  

    @Override
    protected Class<?

> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        Class clazz = null;//this.findLoadedClass(name); // 父类已载入
        //if (clazz == null) {  //检查该类是否已被载入过
            byte[] classData = getClassData(name);  //依据类的二进制名称,获得该class文件的字节码数组
            if (classData == null) {
                throw new ClassNotFoundException();
            }
            clazz = defineClass(name, classData, 0, classData.length);  //将class的字节码数组转换成Class类的实例
        //}
        return clazz;
    }  

    private byte[] getClassData(String name) {
        InputStream is = null;
        try {
            String path = classNameToPath(name);
            URL url = new URL(path);
            byte[] buff = new byte[1024*4];
            int len = -1;
            is = url.openStream();
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            while((len = is.read(buff)) != -1) {
                baos.write(buff,0,len);
            }
            return baos.toByteArray();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (is != null) {
               try {
                  is.close();
               } catch(IOException e) {
                  e.printStackTrace();
               }
            }
        }
        return null;
    }  

    private String classNameToPath(String name) {
        return rootUrl + "/" + name.replace(".", "/") + ".class";
    }  

}

測试类：

package classloader;  

public class ClassLoaderTest {  

    public static void main(String[] args) {
        try {
            /*ClassLoader loader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();  //获得ClassLoaderTest这个类的类载入器
            while(loader != null) {
                System.out.println(loader);
                loader = loader.getParent();    //获得父载入器的引用
            }
            System.out.println(loader);*/  

            String rootUrl = "http://localhost:8080/httpweb/classes";
            NetworkClassLoader networkClassLoader = new NetworkClassLoader(rootUrl);
            String classname = "org.classloader.simple.NetClassLoaderTest";
            Class clazz = networkClassLoader.loadClass(classname);
            System.out.println(clazz.getClassLoader());  

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }  

}

打印结果：

下图是我机器上webserver的文件夹结构：

眼下经常使用webserver中都定义了自己的类载入器，用于载入web应用指定文件夹下的类库（jar或class）。如：Weblogic、Jboss、tomcat等，以下我以Tomcat为例，展示该web容器都定义了哪些个类载入器：

1、新建一个webprojecthttpweb

2、新建一个ClassLoaderServletTest，用于打印web容器中的ClassLoader层次结构

import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;  

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;  

public class ClassLoaderServletTest extends HttpServlet {  

    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {  

        response.setContentType("text/html");
        PrintWriter out = response.getWriter();
        ClassLoader loader = this.getClass().getClassLoader();
        while(loader != null) {
            out.write(loader.getClass().getName()+"<br/>");
            loader = loader.getParent();
        }
        out.write(String.valueOf(loader));
        out.flush();
        out.close();
    }  

    public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        this.doGet(request, response);
    }  

}

3、配置Servlet。并启动服务

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app version="2.4"
    xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee   

http://java.sun.com/xml/ns/j2ee/web-app_2_4.xsd">

  <servlet>
    <servlet-name>ClassLoaderServletTest</servlet-name>
    <servlet-class>ClassLoaderServletTest</servlet-class>
  </servlet>  

  <servlet-mapping>
    <servlet-name>ClassLoaderServletTest</servlet-name>
    <url-pattern>/servlet/ClassLoaderServletTest</url-pattern>
  </servlet-mapping>
  <welcome-file-list>
    <welcome-file>index.jsp</welcome-file>
  </welcome-file-list>
</web-app>

4、訪问Servlet，获得显示结果

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类载入器与 Web 容器

对于执行在 Java EE容器中的 Web 应用来说，类载入器的实现方式与一般的 Java 应用有所不同。

不同的 Web 容器的实现方式也会有所不同。以 Apache Tomcat 来说，每一个 Web 应用都有一个相应的类载入器实例。该类载入器也使用代理模式，所不同的是它是首先尝试去载入某个类，假设找不到再代理给父类载入器。这与一般类载入器的顺序是相反的。

这是 Java Servlet 规范中的推荐做法。其目的是使得
Web 应用自己的类的优先级高于 Web 容器提供的类。

这样的代理模式的一个例外是：Java 核心库的类是不在查找范围之内的。这也是为了保证 Java 核心库的类型安全。

绝大多数情况下，Web 应用的开发者不须要考虑与类载入器相关的细节。以下给出几条简单的原则：

每一个 Web 应用自己的 Java 类文件和使用的库的 jar 包。分别放在 WEB-INF/classes和 WEB-INF/lib文件夹以下。

多个应用共享的 Java 类文件和 jar 包，分别放在 Web 容器指定的由全部 Web 应用共享的文件夹以下。

当出现找不到类的错误时。检查当前类的类载入器和当前线程的上下文类载入器是否正确。