【Java从入门到放弃之类加载器】

news2025/1/14 17:08:03

类加载器 ClassLoader

类加载器
动态加载类的两种方式
类加载过程
双亲委派模型
- 特点
- 类加载器层次结构
自定义类加载器
总结

类加载器

类加载器负责将Java字节码文件（.class文件）动态加载到内存中，并将其转化为JVM可以执行的类对象。它是Java运行时系统的一部分，支持Java的动态特性，使得Java程序可以在运行时加载类和接口。

动态加载类的两种方式

public class ClassLoaderTest {
    static {
        System.out.println("ClassLoaderTest");
    }
}

public class Test24 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        loadClass1();
    }

    // 使用ClassLoader.loadClass
    public static void loadClass1() throws ClassNotFoundException {
        Class<?> testClass = Test24.class.getClassLoader()
                .loadClass("com.example.mydemo.test.ClassLoaderTest");
        System.out.println(testClass.getName());
    }
    // 使用Class.forName
    public static void loadClass2() throws ClassNotFoundException {
        Class<?> testClass = Class.forName(
                "com.example.mydemo.test.ClassLoaderTest");
        System.out.println(testClass.getName());
    }
}

输出：

com.example.mydemo.test.ClassLoaderTest

public class Test24 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        loadClass2();
    }

    // 使用ClassLoader.loadClass
    public static void loadClass1() throws ClassNotFoundException {
        Class<?> testClass = Test24.class.getClassLoader()
                .loadClass("com.example.mydemo.test.ClassLoaderTest");
        System.out.println(testClass.getName());
    }
    // 使用Class.forName
    public static void loadClass2() throws ClassNotFoundException {
        Class<?> testClass = Class.forName(
                "com.example.mydemo.test.ClassLoaderTest");
        System.out.println(testClass.getName());
    }
}

输出：

ClassLoaderTest
com.example.mydemo.test.ClassLoaderTest

不同之处
很明显，class.forname方法除法了静态方法，而getClassLoader().loadclass方法未出发静态方法。

类加载过程

类加载过程可以分为以下几个步骤：

加载（Loading）：在加载阶段，类加载器通过类的全限定名（如java.lang.String）查找对应的字节码文件，并将其加载到内存中。这一过程通常从文件系统、JAR包或网络等资源中读取字节码文件。
链接（Linking）：链接过程将类的字节码合并到JVM的运行时环境中。这一步包括验证、准备和解析。
验证（Verification）：验证字节码文件的正确性，确保其符合JVM规范。
准备（Preparation）：为类的静态变量分配内存，并初始化默认值（注意，这里只是初始化为数据类型对应的零值，而不是代码中设置的默认值）。
解析（Resolution）：将符号引用转换为直接引用，即将类中的符号（如方法、字段）解析为实际内存地址。
初始化（Initialization）：执行类的静态初始化块和静态变量的赋值操作。例如，当类的静态变量或静态代码块被首次使用时，初始化将自动发生。

双亲委派模型

双亲委派模型（Parent Delegation Model）：当一个类加载器试图加载某个类时，它会先将这个请求委托给父类加载器，而不是自己直接加载。只有当父类加载器无法找到该类时，才由当前类加载器尝试加载。

特点

这种机制确保了Java核心类库不会被用户自定义的类加载器替代或覆盖。
子类的加载器可以看见所有的父类加载器加载的类，而父类加载器看不到子类加载器加载的类。
仅加载一个类一次，这是由委托机制确保子类加载器不会再次加载父类加载器加载过的类。

类加载器层次结构

在这里插入图片描述
如果你有英文基础的话，可以阅读一下官方对类加载器的文章

自定义类加载器

除了使用JVM提供的默认类加载器外，开发人员还可以根据需要自定义类加载器。自定义类加载器通常需要继承java.lang.ClassLoader类，并重写其中的findClass()方法或loadClass()方法。通过自定义类加载器，可以实现一些特殊的功能，如从网络加载类、从数据库加载类等。

** 为啥有系统类加载器还需要自定义类加载器呢**
我们通过创建自定义类加载器，可以实现Tomcat应用隔离支持jsp OSGI实现动态模块化。这些听起来比较晕是吧。 Java同一个类被不同的类加载器加载会得到同一个类的不同Class对象。

public class Test26 {


    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader();
        Class<?> aClass = myClassLoader.loadClass("com.example.mydemo.test.Test1");
        MyClassLoader myClassLoader1 = new MyClassLoader();
        Class<?> bClass = myClassLoader1.loadClass("com.example.mydemo.test.Test1");
        if (aClass != bClass) {
            System.out.println("aClass is different from bClass");
        }
    }
}

aClass 跟 bClass 是不同的对象。

** 这有啥用呢**

一个程序可能有多个模块，模块之间的可能使用的同一个类，但是不同的版本。如果我们都使用系统自带的加载器，就无法达到这个效果。通过自定义类加载器，我们就可以得到不同的类。实现隔离。
实现热部署，同一个类只会被classloader加载一次，所以当我们更改完代码，即使class变了，也不会被原来的加载器在重新加载。而通过自定义类加载器，我们每一次都是new一个新的自定义类加载器，这样我们就每次都可以得到一个新的Class对象，从而实现动态更新。
（所谓热部署，就是在不重启应用的情况下，当类的定义即字节码文件修改后，能够替换该Class创建的对象）