Java中的类加载器

Java类加载器是Java运行时环境的一部分，它可以将Java类动态加载到Java虚拟机中。由于类加载器， Java运行时系统不需要了解文件和文件系统。

Java类不会一次全部加载到内存中，而是在应用程序需要时加载。此时， JRE调用Java ClassLoader ，这些 ClassLoader 将类动态加载到内存中。

Java中的类加载器类型

并非所有类都由单个 ClassLoader 加载。根据类的类型和类的路径，决定加载该特定类的 ClassLoader。要了解加载类的 ClassLoader，请使用getClassLoader()方法。所有类都根据它们的名称加载，如果找不到这些类中的任何一个，则返回NoClassDefFoundError或ClassNotFoundException 。

Java类加载器分为三种类型：

BootStrap ClassLoader：Bootstrap ClassLoader是一个机器代码，它在 JVM 调用它时启动操作。它不是一个Java类。它的工作是加载第一个纯Java ClassLoader。 Bootstrap ClassLoader 从rt.jar位置加载类。 Bootstrap ClassLoader 没有任何父 ClassLoader。它也被称为Primodial ClassLoader 。
Extension ClassLoader： Extension ClassLoader 是 Bootstrap ClassLoader 的子类，从各自的 JDK Extension 库中加载核心Java类的扩展。它从jre/lib/ext目录或系统属性Java.ext.dirs指向的任何其他目录加载文件。
系统类加载器：应用程序类加载器也称为系统类加载器。它加载在环境变量CLASSPATH、-classpath 或 -cp 命令行选项中找到的应用程序类型类。 Application ClassLoader 是 Extension ClassLoader 的子类。

注意：ClassLoader 委托层次模型总是按照 Application ClassLoader->Extension ClassLoader->Bootstrap ClassLoader 的顺序运行。 Bootstrap ClassLoader 总是被赋予更高的优先级，其次是 Extension ClassLoader，然后是 Application ClassLoader。

Java ClassLoader 的功能原理

功能原则是Java类加载器工作的一组规则或特性。功能的三个原则，它们是：

委托模型： Java虚拟机和Java类加载器使用一种称为委托层次算法的算法将类加载到Java文件中。
ClassLoader 基于委托模型给出的一组操作工作。他们是：
- ClassLoader 始终遵循委托层次原则。
- 每当 JVM 遇到一个类时，它都会检查该类是否已经加载。
- 如果该类已经加载到方法区域中，则 JVM 继续执行。
- 如果该类不在方法区域中，则 JVM 要求Java ClassLoader Sub-System 加载该特定类，然后 ClassLoader 子系统将控制权移交给Application ClassLoader 。
- 然后，Application ClassLoader 将请求委托给 Extension ClassLoader，而Extension ClassLoader又将请求委托给Bootstrap ClassLoader 。
- Bootstrap ClassLoader 将在 Bootstrap 类路径（JDK/JRE/LIB）中搜索。如果类可用，则加载它，否则将请求委托给 Extension ClassLoader。
- Extension ClassLoader 在 Extension Classpath(JDK/JRE/LIB/EXT) 中搜索类。如果类可用，则加载它，否则将请求委托给 Application ClassLoader。
- Application ClassLoader 在 Application Classpath 中搜索类。如果该类可用，则加载它，如果不可用，则生成ClassNotFoundException异常。
可见性原则：可见性原则指出，由父类加载器加载的类对子类加载器可见，但由子类加载器加载的类对父类加载器不可见。假设一个类 GEEKS.class 已被 Extension ClassLoader 加载，那么该类仅对 Extension ClassLoader 和 Application ClassLoader 可见，而对 Bootstrap ClassLoader 不可见。如果再次尝试使用 Bootstrap ClassLoader 加载该类，则会给出异常Java.lang.ClassNotFoundException 。
唯一性属性：唯一性属性确保类是唯一的并且没有类的重复。这也确保了父类加载器加载的类不会被子类加载器加载。如果父类加载器无法找到该类，那么只有当前实例会尝试自己这样做。

Java.lang.ClassLoader 的方法

在 JVM 请求类之后，需要执行几个步骤来加载类。类是根据委托模型加载的，但有一些重要的方法或函数在加载类中起着至关重要的作用。

loadClass(String name, boolean resolve) ：该方法用于加载JVM引用的类。它将类的名称作为参数。这是 loadClass(String, boolean) 类型。
defineClass() ：defineClass() 方法是最终方法，不能被覆盖。此方法用于将字节数组定义为类的实例。如果类无效，则抛出ClassFormatError 。
findClass(String name) ：此方法用于查找指定的类。此方法只查找但不加载类。
findLoadedClass(String name) ：该方法用于验证 JVM 引用的 Class 之前是否已加载。
Class.forName(String name, boolean initialize, ClassLoader loader) ：该方法用于加载类以及初始化类。此方法还提供了选择任何一个 ClassLoader 的选项。如果 ClassLoader 参数为 NULL，则使用 Bootstrap ClassLoader。

示例：在加载类之前执行以下代码：

protected synchronized Class
loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    Class c = findLoadedClass(name);
    try {
        if (c == NULL) {
            if (parent != NULL) {
                c = parent.loadClass(name, false);
            }
            else {
                c = findBootstrapClass0(name);
            }
        }
        catch (ClassNotFoundException e)
        {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

注意：如果一个类已经被加载，它会返回它。否则，它将对新类的搜索委托给父类加载器。如果父类加载器没有找到该类， loadClass()调用方法findClass()来查找并加载该类。如果父ClassLoader没有找到该类， findClass()方法会在当前ClassLoader中搜索该类。