類加載器
加載類的開放性
類加載器（ClassLoader）是Java語言的一項創新，也是Java流行的一個重要原因。在類加載的第一階段“加載”過程中，需要通過一個類的全限定名來獲取定義此類的二進制字節流，完成這個動作的代碼塊就是類加載器。這一動作是放在Java虛擬機外部去實現的，以便讓應用程序自己決定如何獲取所需的類。
虛擬機規範並沒有指明二進制字節流要從一個Class文件獲取，或者說根本沒有指明從哪裏獲取、怎樣獲取。這種開放使得Java在很多領域得到充分運用，例如：
- 從ZIP包中讀取，這很常見，成爲JAR，EAR，WAR格式的基礎
- 從網絡中獲取，最典型的應用就是Applet
- 運行時計算生成，最典型的是動態代理技術，在java.lang.reflect.Proxy中，就是用了ProxyGenerator.generateProxyClass來爲特定接口生成形式爲“*$Proxy”的代理類的二進制字節流
- 有其他文件生成，最典型的JSP應用，由JSP文件生成對應的Class類
……
類加載器與類的唯一性
類加載器雖然只用於實現類的加載動作，但是對於任意一個類，都需要由加載它的類加載器和這個類本身共同確立其在Java虛擬機中的唯一性。通俗的說，JVM中兩個類是否“相等”，首先就必須是同一個類加載器加載的，否則，即使這兩個類來源於同一個Class文件，被同一個虛擬機加載，只要類加載器不同，那麼這兩個類必定是不相等的。
這裏的“相等”，包括代表類的Class對象的equals()方法、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法的返回結果，也包括使用instanceof關鍵字做對象所屬關係判定等情況。
以下代碼說明了不同的類加載器對instanceof關鍵字運算的結果的影響。
package com.jvm.classloading;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
/**
* 類加載器在類相等判斷中的影響
*
* instanceof關鍵字
*
*/
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 自定義類加載器
ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {
@Override
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
try {
String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";
InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
if (is == null) {
return super.loadClass(fileName);
}
byte[] b = new byte[is.available()];
is.read(b);
return defineClass(name, b, 0, b.length);
} catch (IOException e) {
throw new ClassNotFoundException();
}
}
};
// 使用ClassLoaderTest的類加載器加載本類
Object obj1 = ClassLoaderTest.class.getClassLoader().loadClass("com.jvm.classloading.ClassLoaderTest").newInstance();
System.out.println(obj1.getClass());
System.out.println(obj1 instanceof com.jvm.classloading.ClassLoaderTest);
// 使用自定義類加載器加載本類
Object obj2 = myLoader.loadClass("com.jvm.classloading.ClassLoaderTest").newInstance();
System.out.println(obj2.getClass());
System.out.println(obj2 instanceof com.jvm.classloading.ClassLoaderTest);
}
}
輸出結果：
class com.jvm.classloading.ClassLoaderTest
true
class com.jvm.classloading.ClassLoaderTest
falsemyLoader是自定義的類加載器，可以用來加載與自己在同一路徑下的Class文件。main函數的第一部分使用系統加載主類ClassLoaderTest的類加載器加載ClassLoaderTest，輸出顯示，obj1的所屬類型檢查正確，這是虛擬機中有2個ClassLoaderTest類，一個是主類，另一個是main()方法中加載的類，由於這兩個類使用同一個類加載器加載並且來源於同一個Class文件，因此這兩個類是完全相同的。
第二部分使用自定義的類加載器加載ClassLoaderTest，class com.jvm.classloading.ClassLoderTest顯示，obj2確實是類com.jvm.classloading.ClassLoaderTest實例化出來的對象，但是第二句輸出false。此時虛擬機中有3個ClassLoaderTest類，由於第3個類的類加載器與前面2個類加載器不同，雖然來源於同一個Class文件，但它是一個獨立的類，所屬類型檢查是返回結果自然是false。
雙親委派模型
類加載器種類
從Java虛擬機的角度來說，只存在兩種不同的類加載器：一種是啓動類加載器（Bootstrap ClassLoader），這個類加載器使用C++語言實現（HotSpot虛擬機中），是虛擬機自身的一部分；另一種就是所有其他的類加載器，這些類加載器都有Java語言實現，獨立於虛擬機外部，並且全部繼承自java.lang.ClassLoader。
從開發者的角度，類加載器可以細分爲：
啓動（Bootstrap）類加載器：負責將 Java_Home/lib下面的類庫加載到內存中（比如rt.jar）。由於引導類加載器涉及到虛擬機本地實現細節，開發者無法直接獲取到啓動類加載器的引用，所以不允許直接通過引用進行操作。
標準擴展（Extension）類加載器：是由 Sun 的 ExtClassLoader（sun.misc.Launcher$ExtClassLoader）實現的。它負責將Java_Home /lib/ext或者由系統變量 java.ext.dir指定位置中的類庫加載到內存中。開發者可以直接使用標準擴展類加載器。
應用程序（Application）類加載器：是由 Sun 的 AppClassLoader（sun.misc.Launcher$AppClassLoader）實現的。它負責將系統類路徑（CLASSPATH）中指定的類庫加載到內存中。開發者可以直接使用系統類加載器。由於這個類加載器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，因此一般稱爲系統（System）加載器。
除此之外，還有自定義的類加載器，它們之間的層次關係被稱爲類加載器的雙親委派模型。該模型要求除了頂層的啓動類加載器外，其餘的類加載器都應該有自己的父類加載器，而這種父子關係一般通過組合（Composition）關係來實現，而不是通過繼承（Inheritance）。
雙親委派模型
雙親委派模型過程
某個特定的類加載器在接到加載類的請求時，首先將加載任務委託給父類加載器，依次遞歸，如果父類加載器可以完成類加載任務，就成功返回；只有父類加載器無法完成此加載任務時，才自己去加載。
使用雙親委派模型的好處在於Java類隨着它的類加載器一起具備了一種帶有優先級的層次關係。例如類java.lang.Object，它存在在rt.jar中，無論哪一個類加載器要加載這個類，最終都是委派給處於模型最頂端的Bootstrap ClassLoader進行加載，因此Object類在程序的各種類加載器環境中都是同一個類。相反，如果沒有雙親委派模型而是由各個類加載器自行加載的話，如果用戶編寫了一個java.lang.Object的同名類並放在ClassPath中，那系統中將會出現多個不同的Object類，程序將混亂。因此，如果開發者嘗試編寫一個與rt.jar類庫中重名的Java類，可以正常編譯，但是永遠無法被加載運行。
雙親委派模型的系統實現
在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法中，先檢查是否已經被加載過，若沒有加載則調用父類加載器的loadClass()方法，若父加載器爲空則默認使用啓動類加載器作爲父加載器。如果父加載失敗，則拋出ClassNotFoundException異常後，再調用自己的findClass()方法進行加載。
protected synchronized Class<?> loadClass(String name,boolean resolve)throws ClassNotFoundException{
//check the class has been loaded or not
Class c = findLoadedClass(name);
if(c == null){
try{
if(parent != null){
c = parent.loadClass(name,false);
}else{
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
}catch(ClassNotFoundException e){
//if throws the exception ,the father can not complete the load
}
if(c == null){
c = findClass(name);
}
}
if(resolve){
resolveClass(c);
}
return c;
}注意，雙親委派模型是Java設計者推薦給開發者的類加載器的實現方式，並不是強制規定的。大多數的類加載器都遵循這個模型，但是JDK中也有較大規模破壞雙親模型的情況，例如線程上下文類加載器（Thread Context ClassLoader）的出現，具體分析可以參見周志明著《深入理解Java虛擬機》。
參考
1、周志明，深入理解Java虛擬機：JVM高級特性與最佳實踐，機械工業出版社
2、Alexia(minmin)博客，http://www.cnblogs.com/lanxuezaipiao/p/4138511.html
