关于java 类加载器（class loader）的介绍

1. Java类加载器
（class loader）
作者：Cheng Fu
作者：Cheng

2. 了解类加载器的好处
• 更加深入的了解Java语言的核心特性
• 有助于解决常见的ClassNotFoundException
和ClassDefNotFoundError
• 满足特殊的加载类的需求
– 安全，保密
• 在JVM中创造隔离的环境，以及保护代码
• 面试或被面试中可能有用
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3. Java类加载器简介
• Java中的类加载器（class loader）用来加载
Java字节代码到Java虚拟机（JVM）
• 类加载器的引入被认为是Java语言惟一的重要
创新
• 类加载器从JDK 1.0就存在了，最初是为了满足
Applet的需要
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4. 类加载器的必要性
• Java语言的口号
– 编写一次，到处运行
– 分发Java字节代码即可
• Java语言规范保证字节代码的兼容性
• 类加载器负责完成加载
编译器 类加载器
Java源代码 Java字节代码
Java虚拟机
（.java） （.class）
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5. Java类
• Java中的类通过java.lang.Class来表示
• Java中的类加载器通过java.lang.ClassLoader
来表示
• 类加载器的作用就是从字节代码（byte数组）
中生成出来java.lang.Class的实例
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6. 树状组织结构（1/2）
• 类加载器的分类
– 系统提供
• 引导类加载器（bootstrap）
– 加载Java核心库，原生代码实现
• 扩展类加载器（extensions）
– 加载Java扩展库，在JVM的指定目录查找
• 系统类加载器（system）
– 根据Java应用的类路径（classpath）来加载类
– 加载Java应用
– 开发人员提供
• 通过继承java.lang.ClassLoader类来实现
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7. 树状组织结构（2/2）
• 除了引导类加载器之外，所有的类加载器
都有一个父类加载器
– 通过getParent()方法可以获得父类加载器
• 通过这样的组织方式，系统中的类加载器
形成树状结构
• 对于开发人员编写的类加载器，其父类加
载器是加载这个类加载器的类加载器
– 注意：类加载器本身也是Java类，也是需要被
加载的
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8. 8

9. 代理模式
• 类加载器在尝试自己去查找并加载某个类
之前，会先代理给其父类加载器
– 父类加载器会进一步代理给其父类加载器
• 只有在父类加载器无法加载的时候，才尝
试自己加载
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10. 判断类是否相同
• JVM对类是否相同的定义是：
– 类的全名相同
– 加载此类的类加载器相同
• 同样的字节代码，被不同的类加载器加载
之后，所得到的类是不同的！
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11. 代理模式的作用
• 代理模式是为了保护Java核心库的类型安全
• 如果不用代理模式
– 所有的Java应用都至少需要引用java.lang.Object
– 如果java.lang.Object由应用自己来加载
• JVM中存在多个版本的java.lang.Object类
• 它们之间是不兼容的！
• 通过代理模式，Java核心库总是由引导类加
载器来负责加载
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12. 初始和定义加载器
• 由于代理模式的存在，启动一个类的加载和最终
完成这个类的加载的，可能并不是同一个类加载
器
– 通过调用loadClass()方法来启动类的加载过程
• 初始加载器（initiating loader）
– 通过调用defineClass()方法来完成类的定义
• 定义加载器（defining loader）
• 得到java.lang.Class对象
• JVM判断类是否相同的时候使用的是定义加载器
• 一个类的定义加载器是它所引用的其它类的初始
加载器
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13. 线程上下文类加载器
• 线程上下文类加载器（context class loader）
是为了解决代理模式的问题而引入的
– java.lang.Thread提供的getContextLoader()和
setContextLoader()方法
• Java提供的服务提供者接口（SPI）
– Java核心库提供接口
• JDBC，JCE，JNDI，JAXP，JBI
– 由第三方来提供实现
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14. JAXP示例
• JAXP的接口定义在javax.xml.parsers包中，
包含在Java核心库中
• Apache Xerces提供了JAXP的实现，出现在类
路径（classpath）上
• SPI接口的代码需要使用加载具体的实现类
代理模式无法解决的问题！
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15. 使用线程上下文类加载器
• Java应用运行的初始线程的上下文类加载器
正是系统类加载器
• SPI代码中通过线程上下文类加载器就可以
完成加载类路径上具体实现类的工作
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16. 编写自己的类加载器
• 满足特定的加载类的需求
– 从某个网络位置下载Java字节代码
– 加密/解密
– 数字签名
• 继承自java.lang.ClassLoader类
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17. java.lang.ClassLoader
方法 说明
loadClass(String name) 加载名称为name的类，返回java.lang.Class
findClass(String name) 查找名称为name的类，返回java.lang.Class
findLoadedClass(String name) 查找名称为name的已经被加载过的类，返回
java.lang.Class
defineClass(String name, 把字节代码转换成Java类，返回java.lang.Class
byte[] b, int off, int len)
自己的类加载器实现一般只需要覆写findClass()即可
代理模式的实现封装在loadClass()方法中
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18. Web应用中的类加载器
• Web应用中类加载器与一般Java应用不同
• 在Apache Tomcat中
– 每个Web应用对应自己的类加载器
– 它会首先尝试加载类，找不到再代理给父类加
载器
– 保证Web应用自己的类的优先级高于容器提供
的类
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19. 处理Web应用依赖的类
• 每个应用自己使用的jar包，放在WEB-
INF/lib目录下面
• 多个应用共享的jar包，放在Web容器的指
定目录下
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20. OSGi
• OSGi是Java的动态模块系统
• OSGi中的每个模块（bundle）可以依赖其它
模块或是为其它模块所用
– 导入：通过Import-Package声明
– 导出：通过Export-Package声明
• 每个模块由自己的类加载器
• 加载Java核心库的时候代理给父类加载器
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21. 模块类加载器的代理模式
• 一个模块的类加载器在加载它所导入的类
的时候，会代理给导出此类的模块对应的
类加载器
代理类加载
模块A 模块B
加载 加载
继承自
类A 类B
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22. 处理模块依赖的类
• 模块单独使用的jar包，放在模块中，通过
Bundle-Classpath声明
• 多个模块共享的jar包，单独创建一个新的
模块，把其中的Java类声明为导出的，其它
模块声明导入这些Java类
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23. 隔离与保护
• 不同的类加载器为相同名称的类创建了额
外的名称空间
• 相同名称的类可以并存在JVM中
– 保护代码
– 版本控制
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24. 参考资料
• Java类加载器（classloader）深入探讨
– http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-
lo-classloader/index.html
• Java语言规范
– http://java.sun.com/docs/books/jls/
• OSGi规范
– http://www.osgi.org/Specifications/HomePage
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