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JavaClass Loader的工作原理在宮力等人的《Inside Java 2 Platform Security》和BillVenners的《Inside Java 2 VirturlMachine》里面有非常精彩的介紹。不過這個(gè)問題還是困惑了我一段時(shí)間，所以把心得小結(jié)如下。

JVM采用動(dòng)態(tài)類型加載方式，所以概念上只有當(dāng)一個(gè)類型被應(yīng)用到時(shí)，虛擬機(jī)才會(huì)加載它。比如，假設(shè)類C引用了類D，只有當(dāng)虛擬機(jī)執(zhí)行到C中引用D的語句時(shí)才會(huì)去加載D。

Defining Class Loader 和 Initiating Class Loader

Defining class loader是指真正執(zhí)行加載某個(gè)類的動(dòng)作的那個(gè)類加載器實(shí)例。在虛擬機(jī)中，一個(gè)類型C是由其類型名和定義它的那個(gè)defining class loader來唯一標(biāo)識(shí)的，即C=<N, L>。Iniating class loader是指發(fā)起這個(gè)加載動(dòng)作的類加載器實(shí)例。比如在前面的例子中，虛擬機(jī)發(fā)現(xiàn)C引用D時(shí)，就把C的defining class loader作為D的initiating class loader。至于D最終是由誰定義的，則要由class loader的代理機(jī)制來決定。

常見Class Loader

文章和書籍中常常提到下面幾種class loader：

• Bootstrap class loader：虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)必須要用到的類的加載器，比如java.*。它通常是在虛擬機(jī)種用本地代碼（如C）實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)中用null表示。
  
• Extension class loader：負(fù)責(zé)加載Java環(huán)境中安裝的可選包（optional package）中的類。
  
• Application class loader：負(fù)責(zé)加載CLASSPATH上的類。有時(shí)候也稱為system class loader，Java程序可以通過調(diào)用java.lang.getSystemClassLoader()獲得它的引用。

層次關(guān)系

Class loader之間有兩種層次關(guān)系：繼承關(guān)系和代理（delegation）關(guān)系。

除bootstrap class loader之外的所有其它c(diǎn)lassloader都是用Java語言來實(shí)現(xiàn)的，所以它們之間自然有繼承關(guān)系。JavaAPI里面定義的類的繼承關(guān)系如下：java.net.URLClassLoader -->java.security.SecureClassLoader --> java.lang.ClassLoader -->java.lang.Object。

代理關(guān)系是classloader實(shí)例之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。在創(chuàng)建一個(gè)classloader實(shí)例時(shí)可以給其構(gòu)造函數(shù)傳遞一個(gè)parent參數(shù)，這樣該parent就成了新創(chuàng)建的classloader在代理層次上的父節(jié)點(diǎn)。這個(gè)層次樹的根節(jié)點(diǎn)就是bootstrap class loader實(shí)例。Java程序可以通過調(diào)用classloader實(shí)例的getParent()方法來獲取其父節(jié)點(diǎn)。比如在JDK1.5中運(yùn)行HelloWorld程序時(shí)classloader的代理繼承關(guān)系如下：sun.misc.Launcher$AppClassLoader -->sun.misc.Launcher$ExtClassLoader --> null （bootstrap class loader）。

代理機(jī)制

當(dāng)一個(gè)class loader收到加載某個(gè)類的請求時(shí)，它按照下面的流程處理：

1. 查找這個(gè)類是不是已經(jīng)被自己加載過，如果沒有則進(jìn)行下一步；
2. 請求代理層次中的父加載器加載這個(gè)類；
3. 如果父加載器無法加載這個(gè)類（拋回異常），則嘗試自己加載這個(gè)類。如果能夠加載，則定義該類，否則拋出異常。
   

所以在代理層次結(jié)構(gòu)上的子節(jié)點(diǎn)永遠(yuǎn)只加載父節(jié)點(diǎn)（及其祖先節(jié)點(diǎn)）所不能加載的類，這樣可以保證類始終被合適的class loader加載，比如rt.jar中的類永遠(yuǎn)被bootstrap class loader加載。

回到HelloWorld的例子。當(dāng)虛擬機(jī)一開始加載HelloWorld類的時(shí)候，它的initiating classloader是application class loader，該類調(diào)用extension classloader，它又調(diào)用bootstrap class loader；bootstrap classloader（在rt.jar中）找不到HelloWorld類，拋出異常；extension classloader截獲異常后開始試圖自己加載，但是它（在擴(kuò)展包內(nèi)）也找不到HelloWorld，于是也拋出異常；application classloader截獲這個(gè)異常，它在CLASSPATH中找到了HelloWorld于是加載并定義了這個(gè)類，所以HelloWorld類的definingclass loader就是這個(gè)application class loader實(shí)例。

當(dāng)HelloWorld引用到j(luò)ava.lang.System類時(shí)虛擬機(jī)開始加載System類。這時(shí)定義了HelloWorld類的application class loader就成了System類的iniating classloader。重復(fù)上述操作，但是這次bootstrap class loader找到了System類就定義了該類，后面的extensionclass loader和application classloader就不再試圖加載了。所以java.lang.System類的defining class loader就是bootstrapclass loader。