在类加载过程的加载阶段，有一个通过类的全限定名获取描述类的二进制流的动作，Java虚拟机设计团队有意将这个动作的实现放到虚拟机之外实现，以便让用户自己决定如何获取所需类，这个动作的实现被称为类加载器。JVM根据职能的不同，设计了以下四种类加载器：
1、 引导类加载器(BootStrap ClassLoader)
2、 扩展类加载器(Extension ClassLoader)
3、 应用程序类加载器(Application ClassLoader)
4、 自定义类加载器(User ClassLoader)
前三种是虚拟机自带的类加载器，自定义类加载器是用户根据自己的需求设计的类加载器，下图是四种类加载器之间的关系，图中所表示的层次关系，并非类的继承关系，而是描述类加载器协作关系，通常这个协作关系通过组合的方式实现（设计模式中的组合，通过组合复用父类加载器的代码，除了引导类加载器，其他类加载器都有父类加载器），这个协作动作的实现被称为"双亲委派模型"，后面的篇章中单独讲。
在Java程序中可按照如下代码获取除引导类加载器外的各个类加载器。
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
// (启动类)系统类加载器：
ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(systemClassLoader); //sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
//扩展类加载器:
ClassLoader extendClassLoader = systemClassLoader.getParent();
System.out.println(extendClassLoader); //sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1b6d3586
// 引导类加载器:
ClassLoader bootstrapClassLoader = extendClassLoader.getParent();
System.out.println(bootstrapClassLoader); // null
// 用户自定义的类默认用系统类加载器
ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
System.out.println(classLoader); // sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
}
}
一、引导类加载器
引导类加载器是由C/C++语言实现，嵌套在虚拟机内部，用来加载java核心库中的类，特性如下：
1、 只加载JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、resources.jar或sun.boot.class.path路径下的内容
2、 加载扩展类和应用程序类类加载器，并且是它们的父类加载器，不继承ClassLoader类，其本身没有父类加载器。
3、 出于安全考虑，只加载包名为java、javax、sun开头的类
4、 引导类加载器无法通过getClassLoader()方法获取，只会返回null，如String.class.getClassLoader()。
二、扩展类加载器
扩展类加载器是Java语言实现的类加载器，在sun.misc.Launcher.ExtClassLoader中实现，派生于ClassLoader类，特性：
1、本身先有引导类加载器加载，父类加载器为引导类加载器（非继承关系）。
2、加载java.ext.dirs系统属性所指定的目录中的类库，或者加载JDK安装目录的jre/ext/dir扩展目录下的类库，用户可以将自己的jar放入该目录，通过扩展类加载器加载。
三、应用程序类加载器
应用程序类加载器也是Java语言实现的类加载器，在sun.misc.Launcher.AppClassLoader中实现，派生于ClassLoader类，特性：
1、本身先有引导类加载器加载，父类加载器为扩展类加载器（非继承关系）。
2、加载环境变量classpath或者java.class.path属性指定的目录下的类库。
3、程序中默认的类加载器，一般的Java应用程序都由它加载，可以通过java.lang.ClassLoader#getSystemClassLoader方法获取。
四、用户自定义类加载器
对于某一些特殊的类加载需求，用户可以通过继承ClassLoader实现自定义的类加载器，通过自定义类加载器，可以在以下的需求场景使用：
1、隔离类，如类路径冲突。
2、防反编译加密Class文件。
3、扩展类的加载源。
自定义实现类加载器可以通过继承java.lang.ClassLoader并重写loadClas()方法或者实现findClass()（推荐）方法，如下代码就是加载指定目录class的简单实现。
public class DirClassLoader extends ClassLoader {
private String dir; // 指定目录
public DirClassLoader(String dir) {
this.dir = dir;
}
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
// class文件路径
String classPath = dir + File.separator + name + ".class";
try (InputStream is = new FileInputStream(classPath)){
byte[] b = new byte[is.available()];
is.read(b);
return defineClass(name, b, 0, b.length);
} catch (Exception ex) {
throw new ClassNotFoundException();
}
}
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
DirClassLoader dirClassLoader = new DirClassLoader("D:\\setup");
Object obj = dirClassLoader.loadClass("Hello").newInstance();
System.out.println(obj.getClass());
System.out.println(obj.getClass().getClassLoader());
}
}
五、类在虚拟机中的唯一性
在虚拟机中，每个类的唯一性，由类和类加载器两个因素决定，也就是即使同一个类被不同类加载器加载，也会导致这两个类不相同。在上篇文章说过，类加载完成以后会在堆区生成一个类的java.lang.Class对象作为外部接口访问方法区对应的类信息，这个操作具象化就是Object的getClass()方法。getClass()获取到类的Class对象，从而根据getClassLoader()方法获取类加载器，下面代码中自定义了类加载器MyClassLoader，在main中通过自定义类加载器加载一次ClassLoaderUniqueTest类并创建实例，同时在执行main方法时，虚拟机会通过应用程序类加载器加载一次ClassLoaderUniqueTest类，最后通过instanceof比较类型，这个比较类型并不限于instanceof，还可以用equals。
public class ClassLoaderUniqueTest {
// 自定义类加载器
static class MyClassLoader extends ClassLoader {
@Override
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
try {
String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";
InputStream is = this.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();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
ClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader();
Object obj = myClassLoader.loadClass("classloder.ClassLoaderUniqueTest").newInstance();
System.out.println(obj.getClass().getClassLoader());
System.out.println(obj instanceof classloder.ClassLoaderUniqueTest);
}
}
执行结果
classloder.ClassLoaderUniqueTest$MyClassLoader@74a14482
false