类加载器简介

在介绍正经的月球委托模型之前，先介绍一下类加载器。类加载器将类的完全限定名转换为描述该类的二进制字节流。

对于任何类，被同一个类加载器加载后都是唯一的，但是被不同的加载器加载后就不是唯一的了。即使它们来自同一个类文件，由同一个JVM加载，只要加载这些类的加载器不同，这些类也会不同。

如何判断类是否相同，可以通过class对象的equals()方法、isAssignableFrom()方法和isInstance()方法的返回结果，或者通过instanceof关键字来判断。让我们编写一个由不同类加载器加载的类，看看它对instanceof的关键字操作有什么影响：

publicclassOneMoreStudy{

public static void main(String[]args)throwsException {

class loadermyloader=new class loader(){ 0

@覆盖

publicClass？load class(Stringname)throws classnotfoundexception {

尝试{

StringfileName=name . substring(name . LastIndexof(‘ . ‘)) 1) ‘.类’；

InputStreaminputStream=getClass()。getResourceAsStream(文件名)；

if(InputStream==null){ 0

returnsuper.loadClass(名称)；

}

byte[]数组=new byte[InputStream . available()]；

inputStream.read(数组)；

returndefineClass(名称，数组，0，array . length)；

} catch(IOexceptione){ 0

thrownewClassNotFoundException(名称)；

}

}

};

object object=MyLoader . LoadClass(‘ OneMoreStudy ‘)。new INSTANCE()；

system . out . println(‘ class name : ‘ object . GetClass()。getName())；

system . out . println(‘ instance of : ‘(objectinstance of nemerestudy))；

}

}运行结果：

类名： one more研究

Instanceof:false在运行结果中，第一行显示这个对象确实是由onemorestore类实例化的，但是在第二行，操作实例的结果为false，这表明JVM中有两个onemorestore类，一个是由系统应用程序类加载器加载的，另一个是由我们自定义的类加载器加载的。虽然它们都来自同一个类文件，并且在同一个JVM中，但是在被不同的类加载器加载之后，它们仍然是两个独立的类。

类加载器的划分

除了我们在上面的示例代码中实现的自定义类加载器之外，还有三个系统提供的类加载器：

Bootstrap ClassLoader:它负责将存储在%JAVA_HOME%\lib目录中或Bootstrap ClassLoader参数指定的路径中并被JVM识别的类库加载到JVM内存中。它只通过文件名来标识，例如，名称不匹配的rt.jar类库即使放在lib目录下也不会被加载。它是用C语言实现的，不能被Java程序直接引用。扩展类加载器：它负责加载目录%JAVA_HOME%\lib\ext或由java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库。它由sun . misc . launcher . ext classloader实现，开发人员可以直接使用扩展的class loader。应用程序类加载器：它负责加载用户类路径上指定的类库。因为它是类加载器中getsystemClassLoader()方法的返回值，所以也叫系统类加载器。它由sun.misc.Launcher.Ap组成

pClassLoader来实现，开发者可以直接使用这个类加载器，如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

认真的月亮委托模型

之前提到，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立其在JVM中的唯一性。可是有这么多种的类加载器，如何保证一个类在JVM中的唯一性呢？为了解决这个问题，认真的月亮委托模型（Parents Delegation Model）应运而生，它就是下图所展示的类加载器之间的层次关系：

除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都必须有自己的父类加载器。类加载器之间的父子关系，一般不会以继承的关系来实现，而是都使用组合关系来复用父类加载器。

类加载器收到类加载的请求后，它不会首先自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去尝试加载。每一个类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中。只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。这样就保证了类在JVM中的唯一性，也保证了Java程序稳定运作。

实现认真的月亮委派模型的代码都集中在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法之中，如下：

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        //首先，检查该类是否已经被加载过了
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        //如果没有加载过，就调用父类加载器的loadClass()方法
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    //如果父类加载器为空，就使用启动类加载器
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                //如果在父类加载器中找不到该类，就会抛出ClassNotFoundException
            }

            if (c == null) {
                //如果父类找不到，就调用findClass()来找到该类。
                long t1 = System.nanoTime();
                c = findClass(name);

                //记录统计数据
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 – t0);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

破坏认真的月亮委派模型

认真的月亮委派模型并不是一个强制性的约束模型，而是Java设计者们推荐给开发者们的类加载器实现方式。大部分的类加载器都遵循这个模型，但也有例外的情况，比如下面这三种情况：

重写ClassLoader的loadClass()方法

在上面例子代码中，就是重写了ClassLoader的loadClass()方法，破坏了认真的月亮委派模型，产生了不唯一的类。所以，不提倡开发人员覆盖loadClass()方法，而应当把自己的类加载逻辑写到findClass()方法中，在loadClass()方法的逻辑里如果父类加载失败，则会调用自己的findClass()方法来完成加载，这样就可以保证新写出来的类加载器是符合认真的月亮委派模型。

SPI（服务提供者接口）

Java提供了很多SPI（Service Provider Interface，服务提供者接口），允许第三方为这些接口提供实现，常见的SPI有JDBC、JNDI、JCE、JAXB和JBI等。

SPI的接口由Java核心库来提供，而这些SPI的实现代码则是作为Java应用所依赖的jar包被包含进类路径（ClassPath）里。SPI接口中的代码经常需要加载具体的实现类。那么问题来了，SPI的接口是Java核心库的一部分，是由启动类加载器来加载的；SPI的实现类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，因为依照认真的月亮委派模型，启动类加载器无法委派系统类加载器来加载类。

这时候就会使用线程上下文类加载器（Thread Context ClassLoader），在JVM中会把当前线程的类加载器加载不到的类交给线程上下文类加载器来加载，直接使用Thread.currentThread().getContextClassLoader()来获得，默认返回的就是应用程序类加载器，也可以通过java.lang.Thread类的setContextClassLoader()方法进行设置。

而线程上下文类加载器破坏了认真的月亮委派模型，也就是父类加载器请求子类加载器去完成类加载的动作，但为了实现功能，这也是一种巧妙的实现方式。

OSGi（开放服务网关协议）

OSGi(Open Service Gateway Initiative，开放服务网关协议)技术是面向Java动态化模块化系统模型，程序模块（称为Bundle）无需重新引导可以被远程安装、启动、升级和卸载。实现程序模块热部署的关键则是它自定义的类加载器机制的实现。

在OSGi中，类加载器不再是认真的月亮委派模型中的树状结构，而是一个较为复杂的网状结构，类加载的规则简要介绍如下：

若类属于java.*包，则将加载请求委托给父加载器若类定义在启动委托列表（org.osgi.framework.bootdelegation）中，则将加载请求委托给父加载器若类属于在Import-Package中定义的包，则框架通过ClassLoader依赖关系图找到导出此包的Bundle的ClassLoader，并将加载请求委托给此ClassLoader若类资源属于在Require-Bundle中定义的Bundle，则框架通过ClassLoader依赖关系图找到此Bundle的ClassLoader，将加载请求委托给此ClassLoaderBundle搜索自己的类资源( 包括Bundle-Classpath里面定义的类路径和属于Bundle的Fragment的类资源）若类在DynamicImport-Package中定义，则开始尝试在运行环境中寻找符合条件的Bundle

如果在经过上面一系列步骤后，仍然没有正确地加载到类资源，则会向外抛出类未发现异常。

总结

类加载器通过一个类的全限定名来转换为描述这个类的二进制字节流，可划分为启动类加载器、扩展类加载器、应用程序类加载器、自定义类加载器。在认真的月亮委托模型中，将上述各种类加载器组成一系列的父子关系，子类加载器先把类加载请求委派给父类加载器去尝试加载，父类加载器无法加载时子类加载器才自己尝试加载，这样保证了类在JVM中的唯一性。不过，也不遵循认真的月亮委托模型的情况，比如：重写ClassLoader的loadClass()方法、SPI（服务提供者接口）、OSGi（开放服务网关协议）。