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顾名思义， ClassLoader就是类加载器， 而类加载是java程序运行的第一步， 如果没有类加载器来加载类，那么再牛逼的java程序也运行不了， 可见类加载器的重要性。理解类加载器的加载机制， 可以很好的帮助我们理解java类的执行过程， 深入理解java的原理， 帮助我们写出更有效、更高效、更牛逼的程序。
java的类加载器采用向上委托机制，需要加载一个类的时候，它的过程如下：
1. 先提交给父加载器去寻找这个类，父加载器再交给它的父加载器， 一直到最顶层的加载器BootstrapClassloader。
2. 如果BootstrapClassloader加载器找到， 那么就直接将加载后的代码交给发起加载过程的加载器去调用， 如果没找到，就交给BootstrapClassloader他的子加载器，也就是ExtClassloader去加载。
3. ExtClassloader如果加载成功， 就把加载后的代码交给发起加载过程的加载器去调用， 如果没找到，就交给ExtClassloader他的子加载器，也就是AppClassloader去加载。
4. AppClassloader重复BootstrapClassloader、ExtClassloader类似的过程， 直到加载类成功， 或者找不到目标类， 抛出ClassNotFoundException。
整个过程如下图所示：
其中BootstrapClassloader是JVM提供的初始化类加载器， 它是所有类加载器的根， 随着jvm启动而启动。
如上图中， 我们看到每个加载器加载类的目录都是指定好的， 这个指定好的目录是怎么来的呢？ 这里提供一段代码， 大家可以看输出结果和上图中的比较。
@SuppressWarnings("restriction")
public static void showClassLoaderPath() {
System.out.println("BootstrapClassLoader: ");
URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for(URL url : urls){
System.out.println(url.getPath());
}
System.out.println("BootstrapClassloader的加载目录： " + System.getProperty("sun.boot.class.path"));
System.out.println("----------------------------");
URLClassLoader extClassLoader = (URLClassLoader)ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent();
System.out.println(extClassLoader.getClass().getName() + ": ");
urls = extClassLoader.getURLs();
for(URL url : urls) {
System.out.println(url);
}
System.out.println("ExtClassloader的加载目录： " + System.getProperty("java.ext.dirs"));
System.out.println("----------------------------");
URLClassLoader appClassLoader = (URLClassLoader)ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(appClassLoader.getClass().getName() + ": ");
urls = appClassLoader.getURLs();
for(URL url : urls) {
System.out.println(url);
}
System.out.println("AppClassloader的加载目录： " + System.getProperty("java.class.path"));
}
输出结果如下：
BootstrapClassLoader: /D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/resources.jar /D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/rt.jar /D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/sunrsasign.jar /D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/jsse.jar /D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/jce.jar /D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/charsets.jar /D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/classes BootstrapClassloader的加载目录： D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\lib\resources.jar;D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\lib\rt.jar;D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\lib\sunrsasign.jar;D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\lib\jsse.jar;D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\lib\jce.jar;D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\lib\charsets.jar;D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\classes ---------------------------- sun.misc.Launcher$ExtClassLoader: file:/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/ext/dnsns.jar file:/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/ext/localedata.jar file:/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/ext/sunjce_provider.jar file:/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/ext/sunmscapi.jar file:/D:/server/java/jdk1.6.0_10/jre/lib/ext/sunpkcs11.jar ExtClassloader的加载目录： D:\server\java\jdk1.6.0_10\jre\lib\ext;C:\WINDOWS\Sun\Java\lib\ext ---------------------------- sun.misc.Launcher$AppClassLoader: file:/D:/workspace/98_myproject/jtest/target/classes/ file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/aopalliance/aopalliance/1.0/aopalliance-1.0.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/ch/qos/logback/logback-classic/1.1.2/logback-classic-1.1.2.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/slf4j/slf4j-api/1.7.6/slf4j-api-1.7.6.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/ch/qos/logback/logback-core/1.1.2/logback-core-1.1.2.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/commons-codec/commons-codec/1.9/commons-codec-1.9.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/commons-lang/commons-lang/2.6/commons-lang-2.6.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/commons-logging/commons-logging/1.1.3/commons-logging-1.1.3.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/commons-configuration/commons-configuration/1.10/commons-configuration-1.10.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/apache/httpcomponents/fluent-hc/4.3.3/fluent-hc-4.3.3.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/apache/httpcomponents/httpclient/4.3.3/httpclient-4.3.3.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/apache/httpcomponents/httpcore/4.3.2/httpcore-4.3.2.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/apache/httpcomponents/httpclient-cache/4.3.3/httpclient-cache-4.3.3.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/apache/httpcomponents/httpmime/4.3.3/httpmime-4.3.3.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/quartz-scheduler/quartz/2.2.1/quartz-2.2.1.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/postgresql/postgresql/9.1-901-1.jdbc4/postgresql-9.1-901-1.jdbc4.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/commons-dbutils/commons-dbutils/1.5/commons-dbutils-1.5.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/c3p0/c3p0/0.9.1.2/c3p0-0.9.1.2.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/junit/junit/4.12-beta-2/junit-4.12-beta-2.jar file:/C:/Users/lenovo/.m2/repository/org/hamcrest/hamcrest-core/1.3/hamcrest-core-1.3.jar AppClassloader的加载目录： D:\workspace\98_myproject\jtest\target\classes;C:\Users\lenovo\.m2\repository\aopalliance\aopalliance\1.0\aopalliance-1.0.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\ch\qos\logback\logback-classic\1.1.2\logback-classic-1.1.2.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\slf4j\slf4j-api\1.7.6\slf4j-api-1.7.6.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\ch\qos\logback\logback-core\1.1.2\logback-core-1.1.2.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\commons-codec\commons-codec\1.9\commons-codec-1.9.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\commons-lang\commons-lang\2.6\commons-lang-2.6.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\commons-logging\commons-logging\1.1.3\commons-logging-1.1.3.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\commons-configuration\commons-configuration\1.10\commons-configuration-1.10.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\apache\httpcomponents\fluent-hc\4.3.3\fluent-hc-4.3.3.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\apache\httpcomponents\httpclient\4.3.3\httpclient-4.3.3.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\apache\httpcomponents\httpcore\4.3.2\httpcore-4.3.2.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\apache\httpcomponents\httpclient-cache\4.3.3\httpclient-cache-4.3.3.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\apache\httpcomponents\httpmime\4.3.3\httpmime-4.3.3.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\quartz-scheduler\quartz\2.2.1\quartz-2.2.1.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\postgresql\postgresql\9.1-901-1.jdbc4\postgresql-9.1-901-1.jdbc4.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\commons-dbutils\commons-dbutils\1.5\commons-dbutils-1.5.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\c3p0\c3p0\0.9.1.2\c3p0-0.9.1.2.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\junit\junit\4.12-beta-2\junit-4.12-beta-2.jar;C:\Users\lenovo\.m2\repository\org\hamcrest\hamcrest-core\1.3\hamcrest-core-1.3.jar
可以看到和图中所示的各个类加载器加载范围是一致的， 同时我们也可以看到， jvm提供的加载器所加载的目录所对应的系统属性值。
那么问题来了。 假如我们的项目有个依赖包A被放到了jre/lib/ext目录下， 而这个依赖包依赖的另一个依赖包B放在项目目录， 这个时候我们可以加在成功吗？
答案是不可以的。
因为java的类加载机制是向上委托， 而不是向下委托， 也就是说ExtClassloader可以调用BootstrapClassLoader加载的类， AppClassLoader可以调用ExtClassloader和BootstrapClassLoader加载的类， 而这个过程反过来是不行的。
在我们的这个问题中， 依赖包A被ExtClassloader加载， B被AppClassloader加载， 这个时候A要引用B包中的类， 按照我们上面讲的机制是不可以的。 当然它并不是绝对的， java提供了一种绕开上述机制的方法， 下面我们会讲到。
那么怎么可以突破向上委托这种机制呢？
JDK 1.2提供了一个叫线程上下文类加载器， 对应代码就是java.lang.Thread中的方法getContextClassLoader()和setContextClassLoader(ClassLoader cl)用来获取和设置线程的上下文类加载器。如果没有通过setContextClassLoader(ClassLoader cl)方法进行设置的话，线程将继承其父线程的上下文类加载器。Java 应用运行的初始线程的上下文类加载器是系统类加载器。
那么什么情况下以上类加载机制会失效呢？
Java 提供了很多服务提供者接口（Service Provider Interface，SPI），允许第三方为这些接口提供实现。 常见的 SPI 有 JDBC、JCE、JNDI、JAXP 和 JBI 等。这些 SPI 的接口由 Java 核心库来提供，如 JAXP 的 SPI 接口定义包含在 javax.xml.parsers包中。这些 SPI 的实现代码很可能是作为 Java 应用所依赖的 jar 包被包含进来，可以通过类路径（CLASSPATH）来找到，如实现了 JAXP SPI 的 Apache Xerces所包含的 jar 包。SPI 接口中的代码经常需要加载具体的实现类。如 JAXP 中的 javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory类中的 newInstance()方法用来生成一个新的 DocumentBuilderFactory的实例。这里的实例的真正的类是继承自 javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory，由 SPI 的实现所提供的。如在 Apache Xerces 中，实现的类是 org.apache.xerces.jaxp.DocumentBuilderFactoryImpl。而问题在于，SPI 的接口是 Java 核心库的一部分，是由引导类加载器来加载的；SPI 实现的 Java 类一般是由系统类加载器来加载的。引导类加载器是无法找到 SPI 的实现类的，因为它只加载 Java 的核心库。它也不能代理给系统类加载器，因为它是系统类加载器的祖先类加载器。也就是说，类加载器的代理模式无法解决这个问题。 引用自： http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/线程上下文类加载器正好解决了这个问题。如果不做任何的设置，Java 应用的线程的上下文类加载器默认就是系统上下文类加载器。在 SPI 接口的代码中使用线程上下文类加载器，就可以成功的加载到 SPI 实现的类。线程上下文类加载器在很多 SPI 的实现中都会用到。
自定义类加载器
大多数情况下jdk提供的类加载器已经足够我们使用， 但是在某些特殊情况下， 需要我们编写自定义的类加载器来实现特定功能， 如OSGI框架。如我们在网络上传输类文件的时候对方加密了， 我们就要编写对应解密的类加载器来加载对方发过来的类。
自定义类加载器主要需要注意的就是继承ClassLoader， 并实现其中的findClass方法， 如下：
public class MyClassLoader extends ClassLoader{
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {}
}
public class FileSystemClassLoader extends ClassLoader {
private String rootDir;
public FileSystemClassLoader(String rootDir) {
this.rootDir = rootDir;
}
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
byte[] classData = getClassData(name);
if (classData == null) {
throw new ClassNotFoundException();
}
else {
return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
}
}
private byte[] getClassData(String className) {
String path = classNameToPath(className);
try {
InputStream ins = new FileInputStream(path);
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
int bufferSize = 4096;
byte[] buffer = new byte[bufferSize];
int bytesNumRead = 0;
while ((bytesNumRead = ins.read(buffer)) != -1) {
baos.write(buffer, 0, bytesNumRead);
}
return baos.toByteArray();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
private String classNameToPath(String className) {
return rootDir + File.separatorChar
+ className.replace(‘.‘, File.separatorChar) + ".class";
}
}
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原文地址：http://my.oschina.net/xiaoqqq/blog/388630
