Java类加载器 ClassLoader的解析

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//参考 ： http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/

类加载器基本概念

       类加载器是 Java 语言的一个创新，也是 Java 语言流行的重要原因之一。它使得 Java 类可以被动态加载到 Java 虚拟机中并执行。类加载器从 JDK 1.0 就出现了，最初是为了满足 Java Applet 的需要而开发出来的。Java Applet 需要从远程下载 Java 类文件到浏览器中并执行。现在类加载器在 Web 容器和 OSGi 中得到了广泛的使用。一般来说，Java 应用的开发人员不需要直接同类加载器进行交互。Java 虚拟机默认的行为就已经足够满足大多数情况的需求了。不过如果遇到了需要与类加载器进行交互的情况，而对类加载器的机制又不是很了解的话，就很容易花大量的时间去调试ClassNotFoundException和NoClassDefFoundError等异常。

      类加载器（class loader）用来加载 Java 类到 Java 虚拟机中。一般来说，Java 虚拟机使用 Java 类的方式如下：Java 源程序（.java 文件）在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码（.class 文件）。类加载器负责读取 Java 字节代码，并转换成java.lang.Class类的一个实例。每个这样的实例用来表示一个 Java 类。通过此实例的newInstance()方法就可以创建出该类的一个对象。实际的情况可能更加复杂，比如 Java 字节代码可能是通过工具动态生成的，也可能是通过网络下载的。

      类加载器是负责加载类的对象。ClassLoader类是一个抽象类。如果给定类的二进制名称，那么类加载器会试图查找或生成构成类定义的数据。一般策略是将名称转换为某个文件名，然后从文件系统读取该名称的“类文件”。

      每个 Class对象都包含一个对定义它的ClassLoader 的引用。应用程序需要实现 ClassLoader 的子类，以扩展 Java 虚拟机动态加载类的方式。

      数组类的Class对象不是由类加载器创建的，而是由Java运行时根据需要自动创建。数组类的类加载器由Class.getClassLoader()返回，该加载器与其元素类型的类加载器是相同的；如果该元素类型是基本类型，则该数组类没有类加载器。                                       

      ClassLoader 类使用委托模型来搜索类和资源。每个ClassLoader 实例都有一个相关的父类加载器。需要查找类或资源时，ClassLoader 实例会在试图亲自查找类或资源之前，将搜索类或资源的任务委托给其父类加载器。虚拟机的内置类加载器（称为 "bootstrap classloader"）本身没有父类加载器，但是可以将它用作 ClassLoader 实例的父类加载器。

      Java应用环境中不同的class分别由不同的ClassLoader负责加载。
      一个jvm中默认的classloader有BootstrapClassLoader、Extension ClassLoader、App ClassLoader、CustomClassLoader，分别各司其职：

  BootstrapClassLoader    

                        负责加载java基础类，主要是 %JRE_HOME/lib/ 目录下的rt.jar、resources.jar、charsets.jar和class等

  ExtensionClassLoader   

                        负责加载java扩展类，主要是%JRE_HOME/lib/ext 目录下的jar和class

  AppClassLoader          

                        负责加载当前java应用的classpath中的所有类。

Custom ClassLoader（自定义ClassLoader）    

                        由于一些特殊的需求，我们可能需要定制ClassLoader的加载行为，这时候就需要自定义ClassLoader了.自定义ClassLoader需要继承ClassLoader抽象类，重写findClass方法，这个方法定义了ClassLoader查找class的方式。

            主要可以扩展的方法有：

                              findClass         定义查找Class的方式

                              defineClass      将类文件字节码加载为jvm中的class

                              findResource   定义查找资源的方式

其中Bootstrap ClassLoader是JVM级别的，由C++撰写；ExtensionClassLoader、App ClassLoader都是java类，都继承自URLClassLoader超类。
Bootstrap ClassLoader由JVM启动，然后初始化sun.misc.Launcher ，sun.misc.Launcher初始化ExtensionClassLoader、App ClassLoader。

测试代码：

public class ClassLoaderTest {
	
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("==========Bootstrap ClassLoader是Java类加载层次中最顶层的类加载器，负责加载JDK中的核心类库==========");
		java.net.URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
		for (int i = 0; i < urls.length; i++) {
			System.out.println(urls[i].toExternalForm());
		}
		System.out.println("==========寻找程序所需要的类==========");
		System.out.println("Bootstrap ClassLoader所需的包可以从sun.boot.class.path取得==" + System.getProperty("sun.boot.class.path"));
		System.out.println("Extension ClassLoader所需的包可以从java.ext.dirs取得==" + System.getProperty("java.ext.dirs"));
		System.out.println("App ClassLoader所需的包可以从java.class.path取得==" + System.getProperty("java.class.path"));
		
		System.out.println("==========查看父子关系==========");
		ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
		System.out.println("App ClassLoader::getContextClassLoader==" + cl.toString());
		System.out.println("Extension ClassLoader：：getContextClassLoader.parent==" + cl.getParent().toString());
		System.out.println("Bootstrap ClassLoader::getContextClassLoader.parent.parent==" + cl.getParent().getParent());
	}
}

输出结果

==========Bootstrap ClassLoader是Java类加载层次中最顶层的类加载器，负责加载JDK中的核心类库==========
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/resources.jar
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/rt.jar
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/jsse.jar
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/jce.jar
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/charsets.jar
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/jfr.jar
file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/classes
==========寻找程序所需要的类==========
Bootstrap ClassLoader所需的包可以从sun.boot.class.path取得==D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\resources.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\rt.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\sunrsasign.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\jsse.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\jce.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\charsets.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\jfr.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\classes
Extension ClassLoader所需的包可以从java.ext.dirs取得==D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\ext;C:\windows\Sun\Java\lib\ext
App ClassLoader所需的包可以从java.class.path取得==D:\project\huabaocrm\huabaocrm\build\classes;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\annotations-api.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\catalina-ant.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\catalina-ha.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\catalina-tribes.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\catalina.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\ecj-4.4.2.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\el-api.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\jasper-el.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\jasper.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\jsp-api.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\servlet-api.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-api.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-coyote.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-dbcp.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-i18n-es.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-i18n-fr.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-i18n-ja.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-jdbc.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-util.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat7-websocket.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\websocket-api.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\aopalliance-1.0.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\aspectjweaver-1.8.8.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-beanutils-1.8.0.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-codec-1.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-collections-3.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-collections-3.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-digester-2.0.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-fileupload-1.3.1.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-io-1.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-lang-2.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-logging-1.1.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\dom4j-1.6.1.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\druid-1.0.16.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\ezmorph-0.9.1.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\ezmorph-1.0.6.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\gson-2.2.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jackson-annotations-2.7.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jackson-core-2.7.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jackson-core-asl-1.9.13.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jackson-databind-2.7.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jackson-mapper-asl-1.9.13.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\json-lib-2.2.3-jdk15.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\json-lib-2.4-jdk15.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jstl-1.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\log4j-1.2.16.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\mybatis-3.3.0.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\mybatis-generator-core-1.3.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\mybatis-spring-1.2.3.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\mysql-connector-java-5.1.34.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\poi-3.8-20120326.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\poi-ooxml-3.8-20120326.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\poi-ooxml-schemas-3.8-20120326.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\slf4j-api-1.6.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\slf4j-log4j12-1.6.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-aop-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-aspects-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-beans-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-context-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-context-support-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-core-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-expression-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-jdbc-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-oxm-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-test-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-tx-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-web-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-webmvc-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\tiles-api-2.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\tiles-core-2.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\tiles-jsp-2.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\tiles-servlet-2.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\tiles-template-2.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\xmlbeans-2.6.0.jar;D:\software\eclipse-jee-mars-1-win32-x86_64\eclipse\plugins\org.junit_4.12.0.v201504281640\junit.jar;D:\software\eclipse-jee-mars-1-win32-x86_64\eclipse\plugins\org.hamcrest.core_1.3.0.v201303031735.jar
==========查看父子关系==========
App ClassLoader::getContextClassLoader==sun.misc.Launcher$AppClassLoader@6fafc4c2
Extension ClassLoader：：getContextClassLoader.parent==sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@7c9ed5d6
Bootstrap ClassLoader::getContextClassLoader.parent.parent==null

 ClassLoader 中与加载类相关的方法（详细查看API）

ClassLoader加载类的原理

1、原理介绍

ClassLoader使用的是双亲委托模型来搜索类的，每个ClassLoader实例都有一个父类加载器的引用（不是继承的关系，是一个包含的关系），虚拟机内置的类加载器（Bootstrap ClassLoader）本身没有父类加载器，但可以用作其它ClassLoader实例的的父类加载器。当一个ClassLoader实例需要加载某个类时，它会试图亲自搜索某个类之前，先把这个任务委托给它的父类加载器，这个过程是由上至下依次检查的，首先由最顶层的类加载器Bootstrap ClassLoader试图加载，如果没加载到，则把任务转交给Extension ClassLoader试图加载，如果也没加载到，则转交给App ClassLoader 进行加载，如果它也没有加载得到的话，则返回给委托的发起者，由它到指定的文件系统或网络等URL中加载该类。如果它们都没有加载到这个类时，则抛出ClassNotFoundException异常。否则将这个找到的类生成一个类的定义，并将它加载到内存当中，最后返回这个类在内存中的Class实例对象。

2、为什么要使用双亲委托这种模型呢？

因为这样可以避免重复加载，当父亲已经加载了该类的时候，就没有必要子ClassLoader再加载一次。考虑到安全因素，我们试想一下，如果不使用这种委托模式，那我们就可以随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义的类型，这样会存在非常大的安全隐患，而双亲委托的方式，就可以避免这种情况，因为String已经在启动时就被引导类加载器（Bootstrcp ClassLoader）加载，所以用户自定义的ClassLoader永远也无法加载一个自己写的String，除非你改变JDK中ClassLoader搜索类的默认算法。

3、 但是JVM在搜索类的时候，又是如何判定两个class是相同的呢？

JVM在判定两个class是否相同时，不仅要判断两个类名是否相同，而且要判断是否由同一个类加载器实例加载的。只有两者同时满足的情况下，JVM才认为这两个class是相同的。就算两个class是同一份class字节码，如果被两个不同的ClassLoader实例所加载，JVM也会认为它们是两个不同class。比如网络上的一个Java类org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple，javac编译之后生成字节码文件NetClassLoaderSimple.class，ClassLoaderA和ClassLoaderB这两个类加载器并读取了NetClassLoaderSimple.class文件，并分别定义出了java.lang.Class实例来表示这个类，对于JVM来说，它们是两个不同的实例对象，但它们确实是同一份字节码文件，如果试图将这个Class实例生成具体的对象进行转换时，就会抛运行时异常java.lang.ClassCaseException，提示这是两个不同的类型。现在通过实例来验证上述所描述的是否正确：

1）、在web服务器上建一个org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple.java类

package org.classloader.simple;  

public class NetClassLoaderSimple {  

    private NetClassLoaderSimple instance;  

    public void setNetClassLoaderSimple(Object obj) {  
        this.instance = (NetClassLoaderSimple)obj;  
    }  
}

org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple类的setNetClassLoaderSimple方法接收一个Object类型参数，并将它强制转换成org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple类型。

2）、测试两个class是否相同（NetWorkClassLoader.java）

package classloader;  

public class NewworkClassLoaderTest {  

    public static void main(String[] args) {  
        try {  
            //测试加载网络中的class文件  
            String rootUrl = "http://localhost:8080/httpweb/classes";  
            String className = "org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple";  
            NetworkClassLoader ncl1 = new NetworkClassLoader(rootUrl);  
            NetworkClassLoader ncl2 = new NetworkClassLoader(rootUrl);  
            Class<?> clazz1 = ncl1.loadClass(className);  
            Class<?> clazz2 = ncl2.loadClass(className);  
            Object obj1 = clazz1.newInstance();  
            Object obj2 = clazz2.newInstance();  
            clazz1.getMethod("setNetClassLoaderSimple", Object.class).invoke(obj1, obj2);  
        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  

}

首先获得网络上一个class文件的二进制名称，然后通过自定义的类加载器NetworkClassLoader创建两个实例，并根据网络地址分别加载这份class，并得到这两个ClassLoader实例加载后生成的Class实例clazz1和clazz2，最后将这两个Class实例分别生成具体的实例对象obj1和obj2，再通过反射调用clazz1中的setNetClassLoaderSimple方法。

3）、查看测试结果

结论：从结果中可以看出，虽然是同一份class字节码文件，但是由于被两个不同的ClassLoader实例所加载，所以JVM认为它们就是两个不同的类。

4、ClassLoader的体系架构：

验证ClassLoader加载类的原理：

测试1：打印ClassLoader类的层次结构，请看下面这段代码：

ClassLoader loader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();    //获得加载ClassLoaderTest.class这个类的类加载器  
while(loader != null) {  
    System.out.println(loader);  
    loader = loader.getParent();    //获得父类加载器的引用  
}  
System.out.println(loader);

打印结果：

第一行结果说明：ClassLoaderTest的类加载器是AppClassLoader。

第二行结果说明：AppClassLoader的类加器是ExtClassLoader，即parent=ExtClassLoader。

第三行结果说明：ExtClassLoader的类加器是Bootstrap ClassLoader，因为Bootstrap ClassLoader不是一个普通的Java类，所以ExtClassLoader的parent=null，所以第三行的打印结果为null就是这个原因。

测试2：将ClassLoaderTest.class打包成ClassLoaderTest.jar，放到Extension ClassLoader的加载目录下（JAVA_HOME/jre/lib/ext），然后重新运行这个程序，得到的结果会是什么样呢？

打印结果：

打印结果分析：

为什么第一行的结果是ExtClassLoader呢？

因为ClassLoader的委托模型机制，当我们要用ClassLoaderTest.class这个类的时候，AppClassLoader在试图加载之前，先委托给Bootstrcp ClassLoader，Bootstracp ClassLoader发现自己没找到，它就告诉ExtClassLoader，兄弟，我这里没有这个类，你去加载看看，然后Extension ClassLoader拿着这个类去它指定的类路径（JAVA_HOME/jre/lib/ext）试图加载，唉，它发现在ClassLoaderTest.jar这样一个文件中包含ClassLoaderTest.class这样的一个文件，然后它把找到的这个类加载到内存当中，并生成这个类的Class实例对象，最后把这个实例返回。所以ClassLoaderTest.class的类加载器是ExtClassLoader。

第二行的结果为null，是因为ExtClassLoader的父类加载器是Bootstrap ClassLoader。

测试3：用Bootstrcp ClassLoader来加载ClassLoaderTest.class，有两种方式：

1、在jvm中添加-Xbootclasspath参数，指定Bootstrcp ClassLoader加载类的路径，并追加我们自已的jar（ClassTestLoader.jar）

2、将class文件放到JAVA_HOME/jre/classes/目录下（上面有提到）

方式1：（我用的是Eclipse开发工具，用命令行是在java命令后面添加-Xbootclasspath参数）

打开Run配置对话框：

配置好如图中所述的参数后，重新运行程序，产的结果如下所示：（类加载的过程，只摘下了一部份）

打印结果：

[Loaded java.io.FileReader from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded sun.nio.cs.StreamDecoder from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.util.ArrayList from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.lang.reflect.Array from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.util.Locale from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.util.concurrent.ConcurrentMap from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.util.concurrent.ConcurrentHashMap from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.util.concurrent.locks.Lock from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.util.concurrent.locks.ReentrantLock from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Segment from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.util.concurrent.locks.AbstractOwnableSynchronizer from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$Sync from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$NonfairSync from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$Node from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.lang.CharacterDataLatin1 from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.io.ObjectStreamClass from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded sun.net.www.ParseUtil from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.util.BitSet from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.net.Parts from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.net.URLStreamHandler from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded sun.net.www.protocol.file.Handler from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.util.HashSet from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded sun.net.www.protocol.jar.Handler from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded sun.misc.Launcher$AppClassLoader from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded sun.misc.Launcher$AppClassLoader$1 from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.lang.SystemClassLoaderAction from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Path C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\classes]  
[Loaded classloader.ClassLoaderTest from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\classes]  
null  //这是打印的结果  
C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\resources.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar;  
C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\sunrsasign.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\jsse.jar;  
C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\jce.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\charsets.jar;  
C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\classes;c:\ClassLoaderTest.jar    
//这一段是System.out.println(System.getProperty("sun.boot.class.path"));打印出来的。这个路径就是Bootstrcp ClassLoader默认搜索类的路径  
[Loaded java.lang.Shutdown from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]  
[Loaded java.lang.Shutdown$Lock from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]

方式2：将ClassLoaderTest.jar解压后，放到JAVA_HOME/jre/classes目录下，如下图所示：

提示：jre目录下默认没有classes目录，需要自己手动创建一个

打印结果：

从结果中可以看出，两种方式都实现了将ClassLoaderTest.class由Bootstrcp ClassLoader加载成功了。

定义自已的ClassLoader

既然JVM已经提供了默认的类加载器，为什么还要定义自已的类加载器呢？

因为Java中提供的默认ClassLoader，只加载指定目录下的jar和class，如果我们想加载其它位置的类或jar时，比如：我要加载网络上的一个class文件，通过动态加载到内存之后，要调用这个类中的方法实现我的业务逻辑。在这样的情况下，默认的ClassLoader就不能满足我们的需求了，所以需要定义自己的ClassLoader。

定义自已的类加载器分为两步：

1、继承java.lang.ClassLoader

2、重写父类的findClass方法

读者可能在这里有疑问，父类有那么多方法，为什么偏偏只重写findClass方法？

因为JDK已经在loadClass方法中帮我们实现了ClassLoader搜索类的算法，当在loadClass方法中搜索不到类时，loadClass方法就会调用findClass方法来搜索类，所以我们只需重写该方法即可。如没有特殊的要求，一般不建议重写loadClass搜索类的算法。下图是API中ClassLoader的loadClass方法：

示例：自定义一个NetworkClassLoader，用于加载网络上的class文件

package classloader;  

import java.io.ByteArrayOutputStream;  
import java.io.InputStream;  
import java.net.URL;  

/** 
 * 加载网络class的ClassLoader 
 */  
public class NetworkClassLoader extends ClassLoader {  

    private String rootUrl;  

    public NetworkClassLoader(String rootUrl) {  
        this.rootUrl = rootUrl;  
    }  

    @Override  
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {  
        Class clazz = null;//this.findLoadedClass(name); // 父类已加载     
        //if (clazz == null) {  //检查该类是否已被加载过  
            byte[] classData = getClassData(name);  //根据类的二进制名称,获得该class文件的字节码数组  
            if (classData == null) {  
                throw new ClassNotFoundException();  
            }  
            clazz = defineClass(name, classData, 0, classData.length);  //将class的字节码数组转换成Class类的实例  
        //}   
        return clazz;  
    }  

    private byte[] getClassData(String name) {  
        InputStream is = null;  
        try {  
            String path = classNameToPath(name);  
            URL url = new URL(path);  
            byte[] buff = new byte[1024*4];  
            int len = -1;  
            is = url.openStream();  
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();  
            while((len = is.read(buff)) != -1) {  
                baos.write(buff,0,len);  
            }  
            return baos.toByteArray();  
        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        } finally {  
            if (is != null) {  
               try {  
                  is.close();  
               } catch(IOException e) {  
                  e.printStackTrace();  
               }  
            }  
        }  
        return null;  
    }  

    private String classNameToPath(String name) {  
        return rootUrl + "/" + name.replace(".", "/") + ".class";  
    }  

}

测试类：

package classloader;  

public class ClassLoaderTest {  

    public static void main(String[] args) {  
        try {  
            /*ClassLoader loader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();  //获得ClassLoaderTest这个类的类加载器 
            while(loader != null) { 
                System.out.println(loader); 
                loader = loader.getParent();    //获得父加载器的引用 
            } 
            System.out.println(loader);*/  

            String rootUrl = "http://localhost:8080/httpweb/classes";  
            NetworkClassLoader networkClassLoader = new NetworkClassLoader(rootUrl);  
            String classname = "org.classloader.simple.NetClassLoaderTest";  
            Class clazz = networkClassLoader.loadClass(classname);  
            System.out.println(clazz.getClassLoader());  

        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  

}

打印结果：

下图是我机器上web服务器的目录结构：

目前常用web服务器中都定义了自己的类加载器，用于加载web应用指定目录下的类库（jar或class），如：Weblogic、Jboss、tomcat等，下面我以Tomcat为例，展示该web容器都定义了哪些个类加载器：

1、新建一个web工程httpweb

2、新建一个ClassLoaderServletTest，用于打印web容器中的ClassLoader层次结构

import java.io.IOException;  
import java.io.PrintWriter;  

import javax.servlet.ServletException;  
import javax.servlet.http.HttpServlet;  
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;  
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;  

public class ClassLoaderServletTest extends HttpServlet {  

    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)  
            throws ServletException, IOException {  

        response.setContentType("text/html");  
        PrintWriter out = response.getWriter();  
        ClassLoader loader = this.getClass().getClassLoader();  
        while(loader != null) {  
            out.write(loader.getClass().getName()+"<br/>");  
            loader = loader.getParent();  
        }  
        out.write(String.valueOf(loader));  
        out.flush();  
        out.close();  
    }  

    public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)  
            throws ServletException, IOException {  
        this.doGet(request, response);  
    }  

}

3、配置Servlet，并启动服务

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>  
<web-app version="2.4"   
    xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee"   
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"   
    xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee   

http://java.sun.com/xml/ns/j2ee/web-app_2_4.xsd">

  <servlet>  
    <servlet-name>ClassLoaderServletTest</servlet-name>  
    <servlet-class>ClassLoaderServletTest</servlet-class>  
  </servlet>  

  <servlet-mapping>  
    <servlet-name>ClassLoaderServletTest</servlet-name>  
    <url-pattern>/servlet/ClassLoaderServletTest</url-pattern>  
  </servlet-mapping>  
  <welcome-file-list>  
    <welcome-file>index.jsp</welcome-file>  
  </welcome-file-list>  
</web-app>

4、访问Servlet，获得显示结果

类加载器与 Web 容器

对于运行在 Java EE容器中的 Web 应用来说，类加载器的实现方式与一般的 Java 应用有所不同。不同的 Web 容器的实现方式也会有所不同。以 Apache Tomcat 来说，每个 Web 应用都有一个对应的类加载器实例。该类加载器也使用代理模式，所不同的是它是首先尝试去加载某个类，如果找不到再代理给父类加载器。这与一般类加载器的顺序是相反的。这是 Java Servlet 规范中的推荐做法，其目的是使得 Web 应用自己的类的优先级高于 Web 容器提供的类。这种代理模式的一个例外是：Java 核心库的类是不在查找范围之内的。这也是为了保证 Java 核心库的类型安全。

绝大多数情况下，Web 应用的开发人员不需要考虑与类加载器相关的细节。下面给出几条简单的原则：

    每个 Web 应用自己的 Java 类文件和使用的库的 jar 包，分别放在 WEB-INF/classes和 WEB-INF/lib目录下面。

    多个应用共享的 Java 类文件和 jar 包，分别放在 Web 容器指定的由所有 Web 应用共享的目录下面。

    当出现找不到类的错误时，检查当前类的类加载器和当前线程的上下文类加载器是否正确。

Java类加载器 ClassLoader的解析

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原文地址：http://blog.csdn.net/xinyuan_java/article/details/51202069