类加载运行过程，当我们用java命令运行某个类的main函数启动程序时，首先需要通过类加载器把主类加载到JVM。
public class Math {
public static final int initData = 666;
public static final User user = new User();
public int compute() {
// 一个方法对应一块栈桢内存区域
int a = 1;
int b = 2;
int c = (a + b) * 10;
return c;
}
public static void main(String[] args) {
Math math = new Math();
math.compute();
}
loadClass的类加载过程
加载 >> 验证 >> 准备 >> 解析 >> 初始化 >> 使用 >> 卸载
加载：在硬盘上查找并通过IO读入字节码文件，使用到类时才会加载，例如调用类的
main()方法，new对象等等，在加载阶段会在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象作为方法区这个类的各种数据的访问入口
验证：校验字节码文件的正确性
准备：给类的静态变量分配内存，并赋予默认值
解析：将符号引用替换为直接引用，该阶段会把一些静态方法(符号引用，比如
main()方法)替换为指向数据所存内存的指针或句柄等(直接引用)，这是所谓的静态链接过
程(类加载期间完成)，动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用
初始化：对类的静态变量初始化为指定的值，执行静态代码块验证启动过程，没有用到不会加载，静态代码块先执行
public class TestDynamicLoad {
static {
System.out.println("*******load testDynamicLoad ************");
}
public static void main(String[] args) {
new A();
System.out.println("*****load test ******");
B b = null;
}
}
class A {
static {
System.out.println("*******load A ************");
}
public A () {
System.out.println("*******inital A ************");
}
}
class B {
static {
System.out.println("*******load B ************");
}
public B () {
System.out.println("*******inital B ************");
}
}
类加载器和双亲委派机制
Java里有如下几种类加载器
引导类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如
rt.jar、charsets.jar等
扩展类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR
类包
应用程序类加载器：负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加载你自己写的那
些类
自定义加载器：负责加载用户自定义路径下的类包public class TestJdkClassLoader {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(String.class.getClassLoader());
System.out.println(com.sun.crypto.provider.DESKeyFactory.class.getClassLoader());
System.out.println(TestJdkClassLoader.class.getClassLoader());
System.out.println();
ClassLoader appClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
ClassLoader extClassLoader = appClassLoader.getParent();
ClassLoader bootstrapLoader = extClassLoader.getParent();
System.out.println("bootstrapLoader ->"+bootstrapLoader);
System.out.println("extClassLoader ->"+extClassLoader);
System.out.println("appClassLoader ->"+appClassLoader);
System.out.println();
System.out.println("bootstrapLoader 加载以下文件");
URL[] urLs = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
Arrays.stream(urLs).forEach((url -> System.out.println(url)));
System.out.println();
System.out.println("extClassLoader加载的文件为（java.ext.dirs）");
System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));
System.out.println();
System.out.println("appclassLoader 加载的文件(java.class.path) ");
System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
}
}
类加载器初始化过程
参见类运行加载全过程图可知其中会创建JVM启动器实例sun.misc.Launcher。
sun.misc.Launcher初始化使用了单例模式设计，保证一个JVM虚拟机内只有一个
sun.misc.Launcher实例。
在Launcher构造方法内部，其创建了两个类加载器，分别是
sun.misc.Launcher.ExtClassLoader(扩展类加载器)和sun.misc.Launcher.AppClassLoader(应
用类加载器)。
JVM默认使用Launcher的 getClassLoader()方法返回的类加载器 AppClassLoader的实例加载我们
的应用程序。//Launcher的构造方法
2 public Launcher() {
3 Launcher.ExtClassLoader var1;
4 try {
5 //构造扩展类加载器，在构造的过程中将其父加载器设置为null
6 var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
7 } catch (IOException var10) {
8 throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
9 }
10
11 try {
12 //构造应用类加载器，在构造的过程中将其父加载器设置为ExtClassLoader，
13 //Launcher的loader属性值是AppClassLoader，我们一般都是用这个类加载器来加载我们自
己写的应用程序
14 this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
15 } catch (IOException var9) {
16 throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
17 }
18
19 Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);
20 String var2 = System.getProperty("java.security.manager");
21 。。。 。。。 //省略一些不需关注代码
22
23 }
类双亲委派机制
这里类加载其实就有一个双亲委派机制，加载某个类时会先委托父加载器寻找目标类，找不到再
委托上层父加载器加载，如果所有父加载器在自己的加载类路径下都找不到目标类，则在自己的
类加载路径中查找并载入目标类。
比如我们的Math类，最先会找应用程序类加载器加载，应用程序类加载器会先委托扩展类加载
器加载，扩展类加载器再委托引导类加载器，顶层引导类加载器在自己的类加载路径里找了半天
没找到Math类，则向下退回加载Math类的请求，扩展类加载器收到回复就自己加载，在自己的
类加载路径里找了半天也没找到Math类，又向下退回Math类的加载请求给应用程序类加载器，
应用程序类加载器于是在自己的类加载路径里找Math类，结果找到了就自己加载了。
AppClassLoader加载类的双亲委派机制源码
AppClassLoader的loadClass方法最终会调用其父类ClassLoader的loadClass方法，该方法的大体逻辑如下：
1. 首先，检查一下指定名称的类是否已经加载过，如果加载过了，就不需要再加载，直接
返回。
2. 如果此类没有加载过，那么，再判断一下是否有父加载器；如果有父加载器，则由父加
载器加载（即调用parent.loadClass(name, false);）.或者是调用bootstrap类加载器来加
载。
3. 如果父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类，那么调用当前类加载器的
findClass方法来完成类加载。
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded 检查是否已经加载过了
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) { //如果当前加载器父加载器不为空则委托父加载器加载该类，因为extAppclassLoader 传过去的parent 为null appClassLoader 传过去的parent 是extAppclassLoader
c = parent.loadClass(name, false);
} else {//如果当前加载器父加载器为空则委托引导类加载器加载该类
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);//都会调用URLClassLoader的findClass方法在加载器的类路径里查找并加载该类
// 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;
}
}为什么要设计双亲委派机制
沙箱安全机制：自己写的java.lang.String.class类不会被加载，这样便可以防止核心
API库被随意篡改
避免类的重复加载：当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一
次，保证被加载类的唯一性package java.lang;
public class String {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("**************My String Class**************");
}
}
运行结果：
错误: 在类 java.lang.String 中找不到 main 方法, 请将 main 方法定义为:
public static void main(String[] args)
否则 JavaFX 应用程序类必须扩展javafx.application.Application自定义类加载器
自定义类加载器只需要继承 java.lang.ClassLoader 类，该类有两个核心方法，一个是
loadClass(String, boolean)，实现了双亲委派机制，还有一个方法是findClass，默认实现是空
方法，所以我们自定义类加载器主要是重写findClass方法public class MyClassLoaderTest {
static class MyClassLoader extends ClassLoader {
private String classpath;
public MyClassLoader(String classpath) {
this.classpath = classpath;
}
/**
* 将类加载为字节数组
* @param name
* @return
*/
private byte[] loadByte(String name) throws Exception {
name = name.replace(".","/");
InputStream ins = new FileInputStream(classpath + "/" + name + ".class");
int len = ins.available();
byte[] data = new byte[len];
ins.read(data);
ins.close();
return data;
}
/**
* 重写该方法，就可以实现自己的加载器
* @param name
* @return
* @throws ClassNotFoundException
*/
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
try {
byte[] data = loadByte(name);
// defineClass将一个字节数组转为Class对象，这个字节数组是class文件读取后最终的字节
//数组。
return super.defineClass(name,data,0,data.length);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
throw new ClassNotFoundException();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
//初始化自定义类加载器，会先初始化父类ClassLoader，其中会把自定义类加载器的父加载
//器设置为应用程序类加载器AppClassLoader
MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("D:/home");
// 加载 d盘中的文件
Class clazz = classLoader.loadClass("com.fashion.pojo.User1");
// 反射，调用构建方法
Object obj = clazz.newInstance();
Method method = clazz.getDeclaredMethod("print",String.class);
method.invoke(obj,"小李子");
System.out.println(clazz.getClassLoader().getClass().getName());
}验证步骤
在target 下将编译好的class文件放到某个盘符下面，按照文件的包路径创建
运行结果：
已经实现了自己的类加载器了，如果这个时候我加载user1.class 呢，是否用到自己的类加载器呢，答案是否定的 ，因为我的target下面有 user.class 类，根据双亲委派原则，会向上找到parent 加载器
打破双亲委派机制
再来一个沙箱安全机制示例，尝试打破双亲委派机制，用自定义类加载器加载我们自己实现的
public class MyClassLoaderExtTest {
static class MyClassLoaderExt extends ClassLoader {
// 需要加载的文件路径
private String classpath;
public MyClassLoaderExt(String classpath) {
this.classpath = classpath;
}
/**
* 将类加载为字节数组
* @param name
* @return
*/
private byte[] loadByte(String name) throws Exception {
name = name.replace(".","/");
InputStream ins = new FileInputStream(classpath + "/" + name + ".class");
int len = ins.available();
byte[] data = new byte[len];
ins.read(data);
ins.close();
return data;
}
/**
* 重写该方法，就可以实现自己的加载器
* @param name
* @return
* @throws ClassNotFoundException
*/
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
try {
byte[] data = loadByte(name);
// defineClass将一个字节数组转为Class对象，这个字节数组是class文件读取后最终的字节
//数组。
return super.defineClass(name,data,0,data.length);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
throw new ClassNotFoundException();
}
}
// 重写加载类方法
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 (!name.startsWith("com.fashion")) {
c = this.getParent().loadClass(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;
}
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
//初始化自定义类加载器，会先初始化父类ClassLoader，其中会把自定义类加载器的父加载
//器设置为应用程序类加载器AppClassLoader
MyClassLoaderExt classLoader = new MyClassLoaderExt("D:/home");
// 加载 d盘中的文件
Class clazz = classLoader.loadClass("com.fashion.pojo.User");
// 反射，调用构建方法
Object obj = clazz.newInstance();
Method method = clazz.getDeclaredMethod("print",String.class);
method.invoke(obj,"小李子");
System.out.println(clazz.getClassLoader().getClass().getName());
}运行结果，target 目录下面也有User.class 文件，走的还是自己的类加载器
至此可以自定义自己的类加载器了，可以重写String
经过试验得知，java.lang 开头的包会限制，有安全机制，只能重写非 java.lang 包的其他类了
