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JVM--类加载器

news 来源：原创 2025/5/16 3:52:18

概念

类加载器：只参与加载过程中的字节码获取并加载到内存中的部分；java虚拟机提供给应用程序去实现获取类和接口字节码数据的一种技术，也就是说java虚拟机是允许程序员写代码去获取字节码信息

类加载是加载的第一步，主要有以下三个步骤：

（1）通过全类名获取定义此类的二进制字节流；

（2）将字节码文件的静态存储结构转换成方法区运行时的数据结构；

（3）在内存中生成一个该类的class对象，作为方法区的访问入口；

类加载器：

（1）类加载器是负责加载类的一个对象，用于类加载中加载这一步；

（2）每一个java类都有一个引用指向加载他的ClassLoader；

（3）数组类不是通过ClassLoader创建的（数组类没有对应的二进制字节流），是有jvm直接生成的

其实除了加载类之外，类加载器还可以加载 Java 应用所需的资源如文本、图像、配置文件、视频等等文件资源。本文只讨论其核心功能：加载类。

类加载器的分类

（1）jvm底层源码实现：实现语言和虚拟机底层语言一致，比如Hotspot使用C++。主要目的是保证Java程序运行中基础类被正确地加载，比如java.lang.String，Java虚拟机需要确保其可靠性。

（2）java代码实现：jdk默认提供的类加载器，或者是程序员按照需求定制，所有java实现的类加载类都需要继承classloader这个抽象类。

jdk8以前：

启动类加载器

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）是由Hotspot虚拟机提供的、使用C++编写的类加载器。
默认加载Java安装目录/jre/lib下的类文件，比如rt.jar，tools.jar，resources.jar等。

/*** 启动程序类加载器案例*/
public class BootstrapClassLoaderDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {ClassLoader classLoader = String.class.getClassLoader();System.out.println(classLoader);System.in.read();}
}

上面的代码打印出来的类加载器为null，因为启动类加载器在jdk8中是由c++来编写的，在java代码中获取不安全，所以返回了null。

如果用户想扩展一些比较基础的jar包，让启动类加载器加载，有两种途径：

放入jre/lib下进行扩展。不推荐，尽可能不要去更改JDK安装目录中的内容，会出现即时放进去由于文件名不匹配的问题也不会正常地被加载。
使用参数进行扩展。推荐，使用-Xbootclasspath/a:jar包目录/jar包名进行扩展，参数中的/a代表新增。

扩展类加载器和应用程序加载器

（1）扩展类加载器和应用程序加载器都是由jdk提供，使用java代码编写；

（2）它们的源码都位于sun.misc.Launcher中，是一个静态内部类。继承自URLClassLoader(具备通过目录或者指定jar包将字节码文件加载到内存中)

扩展类加载器

扩展类加载器（Extension Class Loader）是JDK中提供的、使用Java编写的类加载器。默认加载Java安装目录/jre/lib/ext下的类文件。

/*** 扩展类加载器*/
public class ExtClassLoaderDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {ClassLoader classLoader = ScriptEnvironment.class.getClassLoader();System.out.println(classLoader);}
}

通过扩展类加载器去加载用户jar包：

放入/jre/lib/ext下进行扩展。不推荐，尽可能不要去更改JDK安装目录中的内容。
使用参数进行扩展使用参数进行扩展。推荐，使用-Djava.ext.dirs=jar包目录进行扩展,这种方式会覆盖掉原始目录，可以用;(windows):(macos/linux)追加上原始目录

如下图中：

使用引号将整个地址包裹起来，这样路径中即便是有空格也不需要额外处理。路径中要包含原来ext文件夹，同时在最后加上扩展的路径。

应用程序加载器

/*** 应用程序类加载器案例*/
public class AppClassLoaderDemo {public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {//当前项目中创建的Student类Student student = new Student();ClassLoader classLoader = Student.class.getClassLoader();System.out.println(classLoader);//maven依赖中包含的类ClassLoader classLoader1 = FileUtils.class.getClassLoader();System.out.println(classLoader1);Thread.sleep(1000);System.in.read();}
}

双亲委派机制

概念：

向上检查是加载过这个类，向下加载；在类加载的过程中，每个类加载器都会先检查是

否已经加载了该类，如果已经加载则直接返回，否则会将加载请求委派给父类加载器。

例子：

B类在扩展类加载器加载路径中，同样应用程序类加载器接到了加载任务，按照案例1中的方式一层一层向上查找，发现都没有加载过。那么启动类加载器会首先尝试加载。它发现这类不在它的加载目录中，向下传递给扩展类加载器。

如果第二次再接收到加载任务，同样地向上查找。扩展类加载器发现已经加载过，就可以返回了。

作用：

1.保证类加载的安全性。通过双亲委派机制避免恶意代码替换JDK中的核心类库，比如

java.lang.String，确保核心类库的完整性和安全性。

2.避免重复加载。双亲委派机制可以避免同一个类被多次加载。

打破双亲委派机制：

（1）自定义类加载器；

（2）线程上下文加载器；

（3）osgi框架的类加载器；

概念