概述

准备写一个类加载器相关的系列文章，本篇作为第一篇内容，主要阐述类加载器的作用，同时针对类加载器做一个分类说明。

类加载器的作用

众所周知，我们写的java代码通过前端编译器最终变成class文件，那么磁盘上的class文件是怎么加载到jvm中的呢？答案当然是类加载器ClassLoader。 ClassLoader是Java的核心组件，所有的Class都是由ClassLoader进行加载的，ClassLoader负责通过各种方式将Class信息的二进制数据流读入JVM内部，转换为一个与目标类对应的java.lang.Class对象实例。然后交给Java虚拟机进行链接、初始化等操作。因此，ClassLoader在整个装载阶段，只能影响到类的加载，而无法通过ClassLoader去改变类的链接和初始化行为。

类加载器加载时机

在什么情况下类加载器会加载类，分为两种情况：显示加载和隐式加载。

显示加载

代码中通过调用ClassLoader加载class对象，如直接使用Class.forName(name)或this.getClass().getClassLoader().loadClass()加载class对象。

隐式加载

隐式加载是通过虚拟机自动加载到内存中，如在加载某个类的class文件时，该类的class文件中引用了另外一个类的对象，那么被引用的类也会被加载到JVM中。

// 隐式加载
Person person = new Person();
//显式加载，并初始化
Class clazz=Class.forName("com.alvin.classloader.Person");
//显式加载，但不初始化
ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("com.alvin.classloader.Person");

启动参数添加-XX:+TraceClassLoading可以查看类加载器加载的所有类。

类加载器的分类和关系

并不是所有的类都是由同一个类加载器加载的，广义的来说，JVM类加载器分为两大类，分别为启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）和自定义类加载器（User-Defined ClassLoader）。

JAVA虚拟机规范定义，所有派生于抽象类ClassLoader的类加载器都划分为自定义类加载器。比如jdk内置的扩展类加载器(Extension ClassLoader)和应用类加载器（Application ClassLoader）都属于自定义类加载器，他们之间的关系如下：

• 除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的“父类”加载器。
• 不同类加载器看似是继承（Inheritance）关系，实际上是包含关系。在下层加载器中，包含着上层加载器的引用。

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）

• 这个类加载使用C/C++语言实现的，嵌套在JVM内部。
• 它用来加载Java的核心库（JAVAHOME/jre/lib/rt.jar或sun.boot.class.path路径下的内容）。用于提供JVM自身需要的类。也就是说只加载包名为java、javax、sun等开头的类。
• 并不继承自java.lang.ClassLoader，没有父加载器。
• 被启动类加载器加载的类，获取他们的类加载器为null, 也就是说启动类加载器没有这个java类，因为她是C/C++实现的。

System.out.println("＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊启动类加载器加载的目录＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊");
URL[] urLs = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for (URL url : urLs) {
    System.out.println(url.toExternalForm());
}
System.out.println("＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊java.lang.String的类加载是什么？＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊");
ClassLoader classLoader = String.class.getClassLoader();
// null, 启动类加载器获取到的是null
System.out.println(classLoader);

输出结果：

扩展类加载器（ExtClassLoader）

• Java语言编写，继承于ClassLoader类, 由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现。它的父类加载器为启动类加载器。
• 从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或从JDK的安装目录的jre/lib/ext子目录下加载类库。如果用户创建的JAR放在此目录下，也会自动由扩展类加载器加载。

System.out.println("＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊扩展类加载器加载目录＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊");
String extDirs = System.getProperty("java.ext.dirs");
for (String path : extDirs.split( ";")){
    System.out.println(path);
}
// 从上面的路径中随意选择一个类，来看看他的类加载器是什么：扩展类加载器
ClassLoader classLoader1 = sun.security.ec.ECKeyFactory.class.getClassLoader();
System.out.println(classLoader1);  //sun.misc. Launcher$ExtCLassLoader@1540e19d
// 扩展类的父类加载器为启动类加载器
System.out.println(classLoader1.getParent()); // null

输出结果：

系统类加载器(AppClassLoader)

• Java语言编写，继承于ClassLoader类, 由sun.misc.Launcher$AppClassLoader。它的父类加载器为扩展类加载器。
• 它加载环境变量classpath和系统属性java.class.path 指定路径下的类库，比如我们自己写的java类就是由系统类加载器加载的。
• 通过ClassLoader的getSystemClassLoader()方法可以获取到该类加载器。

// 自己写的Person类
ClassLoader classLoader = com.alvin.classloader.Person.class.getClassLoader();
System.out.println(classLoader);  //sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
// 应用类加载器的父类是扩展类加载器
System.out.println(classLoader.getParent()); //sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@266474c2

以上就是java中内置的一些类加载器，那他们是如何协同工作的呢，这就涉及到一个双亲委派机制，在后面的文章中详细介绍。

类加载器特点

• 类的唯一性，对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确认其在Java虚拟机中的唯一性。也就是说，比较两个类是否相等，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义。
• 可见性，子类加载器可以访问父类加载器加载的类型，反之不行。也就是可以调用AppClassLoader中loadClass加载我们自己写的Person类，但是不能用ExtClassLoader加载我们写的Person类。
• 单一性，已经被父类加载器加载过的类，不会重复加载，可以直接使用。

小结

本文是类加载器的一个入门篇，介绍了类加载器的作用和分类，并对java内置的各个类加载器做了一个说明。在后面，我们详细介绍各个类加载器是如何协同工作，完成类的加载。