1 特点

双亲委派：

如果一个类加载器收到了类加载的请求，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，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父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。

负责依赖：

同时加载它依赖的类

缓存加载：

加载后放到内存里，再次加载时就会直接获取

2 应用

类层次划分，osgi，热部署，代码加密

3 分类

3.1 启动类加载器 Bootstrap Classloader

负责将存放在 JAVA_HOME/lib 目录的，或者被 -Xbootclasspath 参数所指定的路径中的，并且是虚拟机识别的类库加载到虚拟机内存中。

BootstrapClassLoader 对 Java程序是不可见的，所以获取时返回了 null，我们也可以通过某一个类的加载器是否为 null 来作为判断该类是不是使用 BootstrapClassLoader 进行加载的依据

3.2 扩展类加载器 Extension ClassLoader

sun.misc.Launcher$ExtClassLoader ，负责加载 JAVA_HOME\lib\ext，java.ext.dirs 系统变量所指定的路径中的所有类库，开发者可以直接使用扩展类加载器。

3.3 应用程序类加载器 Application ClassLoader

sun.misc.Launcher$AppClassLoader, 负责加载用户类路径上所指定的类库，可以直接使用这个类加载器。

3.4 系统类加载器system class loader

默认是应用程序类加载器

系统类加载器配置：

使用如下配置，可以将自定义的类加载器配置成系统类加载器

-Djava.system.class.loader=me.capthua.advancedjava.week1.classloader.MyClassLoader

此时，自定义类必须实现如下的构造方法

public MyClassLoader(ClassLoader classLoader){super(classLoader);
}

3.5 自定义类加载器

示例代码如下：

package me.ffulauh.javalang;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;public class ClassLoaderTest {public static void main(String[] args)throws Exception {ClassLoader myLoader=new ClassLoader() {@Overridepublic 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(name);}byte[] b=new byte[is.available()];is.read(b);return defineClass(name,b,0,b.length);} catch (IOException e){throw new ClassNotFoundException(name);}}};Object obj=myLoader.loadClass("me.ffulauh.javalang.ClassLoaderTest").newInstance();System.out.println(obj.getClass());//class me.ffulauh.javalang.ClassLoaderTestSystem.out.println(obj.getClass().getClassLoader());//me.ffulauh.javalang.ClassLoaderTest$1@d716361System.out.println(me.ffulauh.javalang.ClassLoaderTest.class.getClassLoader());//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2System.out.println(obj instanceof me.ffulauh.javalang.ClassLoaderTest);//false}
}

上面自定义的类加载器的逻辑是：从资源文件中读入一个字节码文件的输入流，如果流为空，则让父类加载器加载，否则，由自定义的类加载器加载。

此逻辑为子类加载器优先加载。不属于双亲委派机制。当然这里的逻辑有开发者自定定义。也可以显然父类加载器加载。

自定义类加载器的父类加载器是应用程序类加载器：

4 类加载器源码分析

4.1 ClassLoader

ClassLoader中的主要方法为：loadClass(String name, boolean resolve) 方法中 resolve 表示是否连接，默认为 false

先检查是否已经被加载过，若没有加载则调用父加载器的loadClass()，若父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器。如果父加载器加载失败，抛出ClassNotFoundException异常后，再调用自己的findClass()方法进行加载。findClass()需要子类实现。

ClassLoader.java
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException
{synchronized (getClassLoadingLock(name)) {// First, check if the class has already been loadedClass<?> c = findLoadedClass(name);if (c == null) {long t0 = System.nanoTime();try {if (parent != null) {c = parent.loadClass(name, false);} else {c = findBootstrapClassOrNull(name);}} catch (ClassNotFoundException e) {// ClassNotFoundException thrown if class not found// from the non-null parent class loader}if (c == null) {// 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 statssun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();}}if (resolve) {resolveClass(c);}return c;}
}
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {throw new ClassNotFoundException(name);
}

4.2 URLClassLoader

AppClassLoader，ExtClassLoader都继承URLClassLoader。

URLClassLoader 中的 findClass 调用的是 ClassLoader中的defineClass()，defineClass 中会调用 SecureClassLoader 中的 defineClass方法。

URLClassLoader.java
protected Class<?> findClass(final String name)throws ClassNotFoundException
{......return defineClass(name, res);......
}
private Class<?> defineClass(String name, Resource res) throws IOException {......return defineClass(name, b, 0, b.length, cs);......
}SecureClassLoader.java
protected final Class<?> defineClass(String name,byte[] b, int off, int len,CodeSource cs)
{return defineClass(name, b, off, len, getProtectionDomain(cs));
}

ClassLoader中的的 addURL(URL url)

这个方法是将特定的 url 添加到类加载器，这些 url 是用来搜索类与资源的。将类注入现有累加载器是会用到这个方法。

/*** Appends the specified URL to the list of URLs to search for classes and resources.* If the URL specified is null or is already in the list of URLs, or if this loader is closed, then invoking this method has no effect.*/
protected void addURL(URL url) {ucp.addURL(url);
}

5.添加引用类的几种方式

1. 将类放到指定目录

放到 JDK 的 JAVA_HOME/lib/ext 下， -Djava.ext.dirs 指定目录， java -cp/classpath 指定类路径

2. 自定义 ClassLoader 加载

3. 将类注入已有的ClassLoader。拿到当前执行类的 ClassLoader，反射调用 defineClass 或者 addUrl方法让已有的类加载器加载新类。

代码如下：

ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();String byteFilePath = "E:\\ideaProjects\\tech4u\\src\\main\\java\\me\\ffulauh\\javalang\\jvm\\classloader" +"\\HelloWorld.class";
File byteFile=new File(byteFilePath);
byte[] classBytes= FileUtils.file2byte(byteFile);
String className="me.ffulauh.javalang.jvm.classloader.HelloWorld";
Method defineMethod = ClassLoader.class.getDeclaredMethod("defineClass",String.class,byte[].class,int.class,int.class);
defineMethod.setAccessible(true);
Class helloClazz =(Class) defineMethod.invoke(classLoader,className, classBytes, 0, classBytes.length);
Method method=helloClazz.getMethod("sayHello");
method.invoke(helloClazz.newInstance());String jarFile="D:\\devtools\\repo\\com\\alibaba\\druid\\1.2.6\\druid-1.2.6.jar";
Class jarClazz=null;
Method addUrlMethod= URLClassLoader.class.getDeclaredMethod("addURL", URL.class);
addUrlMethod.setAccessible(true);
addUrlMethod.invoke(classLoader,new File(jarFile).toURI().toURL());
jarClazz=Class.forName("com.alibaba.druid.pool.DruidPooledStatement");
System.out.println(jarClazz);

6 遇到的问题

1. 如果一个类加载器已经加载了一个类，它再次调用defineClass()方法加载这个类时，会抛异常

Exception in thread "main" java.lang.LinkageError: loader (instance of  me/ffulauh/javalang/opbytecode/asm/simple/MyClassLoader): attempted  duplicate class definition for name: "me/ffulauh/javalang/opbytecode/asm/HelloWorld"at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method)at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:757)at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:636)at me.ffulauh.javalang.opbytecode.asm.simple.MyClassLoader.findClass(MyClassLoader.java:28)at me.ffulauh.javalang.opbytecode.asm.simple.MyClassLoader.loadClass(MyClassLoader.java:20)at me.ffulauh.javalang.opbytecode.asm.transform.ModifyMethodDemo.main(ModifyMethodDemo.java:38)

2. 在Tomcat 8中，处理请求的线程对应的类加载器为 TomcatEmbeddedWebappClassLoader，这个类加载器的 addURL方法是没有实现的。此时如果调用这个方法，是不会加载不到类的。