Java的类加载器有哪些
题目详细答案
在 Java 中，类加载器（ClassLoader）是负责将类文件加载到 JVM 中的组件。Java 提供了几种标准的类加载器，每种类加载器都有特定的职责和加载范围。
启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）
职责：加载 Java 核心类库，如java.lang.*、java.util.*等。
实现：由本地代码（通常是 C++）实现，不是java.lang.ClassLoader的子类。
加载路径：$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar或jrt:/modules（在模块化系统中）。
特点：是所有类加载器的顶层，没有父类加载器。
扩展类加载器（Extension ClassLoader）
职责：加载扩展库中的类。
实现：由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，是java.lang.ClassLoader的子类。
加载路径：$JAVA_HOME/jre/lib/ext目录或由java.ext.dirs系统属性指定的目录。
父类加载器：引导类加载器。
应用程序类加载器（Application ClassLoader）
职责：加载应用程序类路径（classpath）中的类。
实现：由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现，是java.lang.ClassLoader的子类。
加载路径：由java.class.path系统属性指定的目录和 JAR 文件。
父类加载器：扩展类加载器。
自定义类加载器（Custom ClassLoader）
职责：满足特定需求的类加载器，通常在应用程序中自定义实现。
实现：继承java.lang.ClassLoader并重写findClass方法。
加载路径：由开发者自行定义，可以是文件系统、网络、数据库等。
父类加载器：可以指定，也可以继承应用程序类加载器。
以下是一个简单的自定义类加载器示例：
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
private String classPath;
public MyClassLoader(String classPath) {
this.classPath = classPath;
}
@Override
protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
try {
// 将类名转换为文件路径
String fileName = classPath + name.replace('.', '/') + ".class";
// 读取类文件的字节码
byte[] classBytes = Files.readAllBytes(Paths.get(fileName));
// 将字节码转换为 Class 对象
return defineClass(name, classBytes, 0, classBytes.length);
} catch (IOException e) {
throw new ClassNotFoundException(name, e);
}
}
}
Java 类加载器详解
类加载器（ClassLoader）是 JVM 的基石，负责在运行时将 Java 类的字节码（.class 文件）动态地加载到内存中，并转换为 java.lang.Class 对象。Java 的类加载器采用了一种分层的、具有优先级的模型，即双亲委派模型。
一、Java 内置的三大类加载器
这三者构成了 Java 默认的类加载器层级结构。
类加载器
实现
父加载器
职责与加载路径
特点
启动类加载器
(Bootstrap ClassLoader)
C/C++ 代码，是 JVM 自身的一部分
null
(顶级)
加载 Java 核心库。
路径：$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar
、resources.jar
、sun.boot.class.path
系统变量指定的路径等。
1. 最顶层，不是 ClassLoader
的子类，Java 代码中无法直接引用。
2. 加载 java.*
, javax.*
等核心包。
扩展类加载器
(Extension ClassLoader)
Java 实现
(sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
)
Bootstrap
加载 Java 的扩展库。
路径：$JAVA_HOME/jre/lib/ext
目录，或由 java.ext.dirs
系统变量指定的路径。
1. 开发者可将通用 JAR 包放入 ext
目录进行扩展。
2. 是 ClassLoader
的子类。
应用程序类加载器
(Application ClassLoader)
Java 实现
(sun.misc.Launcher$AppClassLoader
)
Extension
加载用户程序的类路径 (ClassPath)。
路径：由 java.class.path
系统变量或 -cp
/-classpath
命令行参数指定。
1. 也称作系统类加载器 (System ClassLoader)。
2. 是程序中默认的类加载器。ClassLoader.getSystemClassLoader()
返回的就是它。
层级关系：
Application ClassLoader -> (父) Extension ClassLoader -> (父) Bootstrap ClassLoader (在 Java 中视为 null)
二、自定义类加载器 (Custom ClassLoader)
当内置的三大类加载器无法满足需求时，就需要自定义类加载器。
目的：
加载非 ClassPath 路径的类：从网络、数据库、加密文件等特定来源加载类。实现代码隔离与热部署：如 Tomcat 为每个 Web 应用创建一个独立的类加载器，用于加载其 /WEB-INF/classes 和 /WEB-INF/lib 下的类，从而实现应用隔离和类的重新加载（热部署）。防止类冲突：允许不同版本的同名类共存。实现类加密：先加载加密的字节码，然后在自定义加载器中解密。
实现方法：
推荐做法是重写 findClass(String name) 方法，而不是重写 loadClass() 方法。
loadClass() 方法包含了双亲委派的逻辑，重写它意味着要自己实现整个委派机制，容易出错。findClass() 是 ClassLoader 设计为让子类扩展的方法。默认实现是抛异常。我们只需重写此方法，告诉 JVM 如何从自定义位置找到并定义类，而双亲委派的逻辑由 loadClass() 的父类实现来保证。
代码示例与分析：
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
private String classPath; // 自定义的类文件存放路径
public MyClassLoader(String classPath) {
// 指定父加载器为系统类加载器，遵循双亲委派
// 也可以不指定，默认就是 getSystemClassLoader()
super(ClassLoader.getSystemClassLoader());
this.classPath = classPath;
}
@Override
protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
try {
// 1. 根据类名，构造.class文件在磁盘上的完整路径
// 将包名中的 '.' 替换为文件系统的分隔符 '/'
String fileName = classPath + name.replace('.', '/') + ".class";
// 2. 读取该文件的字节码
byte[] classBytes = Files.readAllBytes(Paths.get(fileName));
// 3. (可选) 在这里可以对 classBytes 进行解密操作
// classBytes = decrypt(classBytes);
// 4. 调用 defineClass，将字节数组转换为 java.lang.Class 对象
// defineClass 方法会完成JVM内部的验证、解析等过程
return defineClass(name, classBytes, 0, classBytes.length);
} catch (IOException e) {
throw new ClassNotFoundException("Could not load class: " + name, e);
}
}
// 可选：解密方法
// private byte[] decrypt(byte[] encryptedBytes) { ... }
}
使用自定义加载器：
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception {
MyClassLoader myLoader = new MyClassLoader("/path/to/your/classes/");
// 使用自定义加载器加载指定类
Class myClass = myLoader.loadClass("com.yourcompany.YourClass");
// 创建实例并调用方法
Object instance = myClass.newInstance();
// ...
// 查看这个类是由哪个加载器加载的
System.out.println("Loaded by: " + myClass.getClassLoader());
System.out.println("Parent of myLoader: " + myLoader.getParent());
}
}
三、关键总结
双亲委派模型：是理解类加载器的核心。它保证了 Java 核心库的安全性和类的唯一性。层级结构：Bootstrap -> Extension -> Application -> Custom。加载请求逐级向上委派。命名空间：每个类由其全限定名和加载它的类加载器共同唯一确定。这意味着即使来自同一个 .class 文件，被两个不同的类加载器加载后，它们也是两个完全不同的类型，会导致 ClassCastException。可见性：子类加载器可以“看见”父类加载器加载的类，反之则不行。自定义加载器：通过继承 ClassLoader 并重写 findClass() 方法来实现，是扩展 Java 类加载能力的标准方式。它允许从任何来源加载类，是实现模块化、热部署等技术的基础。
