类的生命周期和类加载的过程
在了解类加载器之前，我们先来了解一下一个类的生命周期和类加载的过程。
一个类完整的生命周期包括 加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载，一共7个阶段。
类加载过程包括，加载、连接和初始化，一共3个阶段，其中连接阶段又包含验证、准备和解析3个阶段。
如果想了解类加载过程的详细内容，请移步观看我的另一篇博客——JVM面试题详解系列——类加载过程详解
类加载器总结
从Java虚拟机角度，只存在以下两种类加载器：
- 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），使用c++实现，是虚拟机的一部分。
- 其他所有类加载器，使用Java实现，独立于虚拟机，且全部继承自抽象类 java.lang.ClassLoader。
从Java开发人员的角度，类加载器可以划分的更细致一些：
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启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：是JVM内置的类加载器，负责加载JVM自身需要的类和资源，包括Java核心类库（如rt.jar、resources.jar等）。Bootstrap ClassLoader是使用C++语言实现的，因此无法在Java代码中直接使用，用户在编写自定义类加载器时，如果需要把加载请求委派给启动类加载器，直接使用 null 代替即可。
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扩展类加载器（Extension ClassLoader）：用于加载Java扩展类库（如jre/lib/ext目录下的jar包）。由Java编写，是由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现的，开发者可以直接使用扩展类加载器。
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系统类加载器（System ClassLoader）：也称为应用程序类加载器（Application ClassLoader），用于加载应用程序的类文件，即classpath下的类文件。由Java编写，是由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现的。
Java类加载器的作用主要有以下几个方面
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加载类文件：类加载器负责将类文件加载到JVM中，以便JVM能够执行其中的Java代码。
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提供命名空间：类加载器为每个类提供了一个独立的命名空间，不同的类加载器加载的同名类是相互独立的，避免了类名冲突的问题。
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实现类的隔离：类加载器可以实现类的隔离，即同一个JVM中的不同的类加载器加载的类互不干扰，可以避免由于类名冲突或版本不一致等问题导致的程序崩溃。
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实现动态加载：类加载器可以在程序运行期间动态加载类文件，使得程序可以在运行时根据需要加载不同的类。
提高程序安全性：类加载器可以通过自定义实现，实现类文件的加密和解密，提高程序的安全性。
总之，Java类加载器是JVM中非常重要的组成部分，通过实现类的动态加载、隔离和命名空间等功能，为Java应用程序提供了良好的灵活性和安全性。
双亲委派模型
双亲委派模型介绍
每一个类都有一个对应它的类加载器。系统中的 ClassLoader 在协同工作的时候会默认使用 双亲委派模型 。
如果一个类加载器收到了类加载的请求，系统会首先判断当前类是否已经被加载过，已经被加载的类会直接返回，否则才会尝试加载。加载的时候，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的类加载请求最终都会传送到启动类加载器中，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。
每个类加载器都有一个父类加载器
每个类加载器都有一个父类加载器，如果一个类加载器的父类加载器为 null，并不代表这个类加载器没有父类加载器，而是这个类的父类加载器是BootstrapClassLoader 。
双亲委派模型实现源码分析
双亲委派模型的实现代码非常简单，逻辑非常清晰，都集中在 java.lang.ClassLoader 的 loadClass() 中，相关代码如下所示。
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// 首先，检查类是否已经被加载
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) { //类没有被加载，首先会将请求委派给父类加载器完成
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false); //父类加载器不为空，调用父类加载器的loadClass()方法
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name); //父类加载器为空，使用启动类加载器 BootStrapClassLoader 加载。
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
// 抛出异常说明父类加载器无法完成加载请求
}
if (c == null) { // 父类加载器无法完成加载请求，子类加载器尝试自己加载类
// 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;
}
}
双亲委派模型的好处
- 避免类的重复加载
- 保护程序安全，防止核心API被随意篡改
避免类的重复加载
采用双亲委派模式的是好处是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，通过这种层级关可以避免类的重复加载，当父亲已经加载了该类时，就没有必要子类加载器再加载一次。
保护程序安全，防止核心API被随意篡改
保护程序安全，防止核心API被随意篡改，假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类，通过双亲委托模式传递到启动类加载器，而启动类加载器在核心 Java API 发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer，而直接返回已加载过的Integer.class，这样便可以防止核心 API 库被随意篡改。
举个例子 双亲委派模型如何保护程序安全，防止核心API被随意篡改
举个例子，假设在Java程序中，我们需要使用一个名为 java.lang.Object 的类。当我们创建一个新的对象时，Java虚拟机会首先查找当前线程的类加载器是否已经加载了 java.lang.Object 类。如果没有加载，Java虚拟机会将该请求委托给父类加载器。如果父类加载器也没有加载该类，Java虚拟机会继续向上委托，直到委托到启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）为止。只有当启动类加载器也无法加载该类时，Java虚拟机才会使用当前线程的类加载器加载该类。
双亲委派模型保证了类的安全性，因为在委托加载类的过程中，Java虚拟机会首先尝试使用启动类加载器加载类。启动类加载器只加载Java核心类库中的类，这些类都是由Java官方提供并经过严格测试的，不存在安全漏洞。如果使用自定义的类加载器加载类，由于自定义的类加载器可能会加载用户自定义的类或第三方类库，这些类可能存在安全漏洞或恶意代码。因此，通过双亲委派模型，Java程序可以保证只加载来自可信源的类，从而提高了Java程序的安全性。
自定义类加载器
除了 BootstrapClassLoader 其他类加载器均由 Java 实现且全部继承自java.lang.ClassLoader。如果我们要自定义自己的类加载器，同样需要继承 ClassLoader。
如何打破双亲委派模型
自定义加载器的话，需要继承 ClassLoader 。如果我们不想打破双亲委派模型，就重写 ClassLoader 类中的 findClass() 方法即可，无法被父类加载器加载的类最终会通过这个方法被加载。但是，如果想打破双亲委派模型则需要重写 ClassLoader 类中的 loadClass() 方法。
