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了解类加载器吗？类加载器的类型有哪些？

news 2025/7/22 8:00:21

一、什么是类加载器（ClassLoader）

类加载器是 Java 虚拟机中的一部分，负责将 .class 文件加载到 JVM 内存中，生成对应的 Class 对象。

Java 程序中所有的类在使用前都必须通过类加载器加载进 JVM，才能被执行。

二、类加载器的作用

加载 .class 文件到内存中。
将字节码转换为 JVM 能识别的 Class 对象。
实现类的 命名空间隔离。
支持 模块化开发（如插件机制、自定义业务模块加载）。

三、类加载器的分类（JVM 内置 + 用户自定义）

1. 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）

作用： 加载 JVM 的核心类库，如 java.lang.*、java.util.* 等。
加载路径： JAVA_HOME/lib 目录中的类（如 rt.jar）。
实现： 由 C/C++ 实现，是 JVM 的一部分。
特点： 不是 Java 类，不能被直接引用或操作。

2. 扩展类加载器（Extension ClassLoader）

作用： 加载 Java 扩展类库。
加载路径： JAVA_HOME/lib/ext/ 目录或由 java.ext.dirs 系统变量指定的路径。
父加载器： Bootstrap ClassLoader。
类名： sun.misc.Launcher$ExtClassLoader。

3. 应用类加载器 / 系统类加载器（Application ClassLoader）

作用： 加载用户类路径（classpath）下的类文件。
加载路径： 当前应用的 classpath（如 jar 包或类文件所在目录）。
父加载器： Extension ClassLoader。
类名： sun.misc.Launcher$AppClassLoader。

4. 自定义类加载器（Custom ClassLoader）

作用： 开发者可以继承 java.lang.ClassLoader 实现自己的加载逻辑。
使用场景：
- 热部署
- 模块化（如 OSGi）
- 插件系统
- 加密 class 文件
常见方式：
- 继承 ClassLoader 并重写 findClass() 方法
- 调用 defineClass() 定义类对象

四、类加载器的层次结构图

┌──────────────────────────┐
│ Bootstrap ClassLoader    │
│ (C++实现, 加载核心类库)     │
└──────────┬───────────────┘↓
┌──────────────────────────┐
│ Extension ClassLoader    │
│ (加载 ext 目录类)          │
└──────────┬───────────────┘↓
┌──────────────────────────┐
│ Application ClassLoader  │
│ (加载classpath下类)        │
└──────────┬───────────────┘↓
┌──────────────────────────┐
│ 自定义 ClassLoader       │
│ (可指定加载路径/策略)     │
└──────────────────────────┘

五、双亲委派机制（Parent Delegation Model）

定义：

类加载器在加载类时，首先会 将加载请求委托给父加载器，由顶层的 Bootstrap 开始查找，只有在父加载器找不到时，才由当前加载器加载。

加载流程：

当前类加载器收到类加载请求。
委托给父类加载器。
如果父类无法加载，才由当前加载器尝试加载。

优点：

避免类的重复加载。
防止用户自定义类覆盖 JDK 核心类（如 java.lang.String）。

举例说明：

public class Test {public static void main(String[] args) {System.out.println(String.class.getClassLoader()); // null（Bootstrap）System.out.println(Test.class.getClassLoader());   // AppClassLoader}
}

六、自定义类加载器示例

public class MyClassLoader extends ClassLoader {@Overrideprotected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {byte[] data = loadClassData(name); // 从文件或网络中读取字节数组return defineClass(name, data, 0, data.length);}
}

七、线程上下文类加载器（ContextClassLoader）

定义：

每个线程可以设置自己的类加载器，用于动态加载类或资源。
默认是 Application ClassLoader。

用途：

在 Java SPI（Service Provider Interface）中尤为重要。
解决双亲委派带来的灵活性限制。

Thread.currentThread().setContextClassLoader(new MyClassLoader());

八、类加载器相关方法（Java API）

方法	说明
`loadClass(String name)`	加载类（会委托给父类）
`findClass(String name)`	查找类（自定义类加载核心）
`defineClass(...)`	将字节数组转为 Class 对象
`getParent()`	获取父加载器
`getClassLoader()`	获取当前类的加载器

九、面试常问点总结

问题	要点回答
什么是类加载器？	将 `.class` 加载进内存，生成 Class 对象。
JVM 有哪些类加载器？	启动类、扩展类、应用类、自定义类加载器。
双亲委派模型是什么？	加载委托给父加载器，避免重复 & 保证安全性。
如何打破双亲委派？	重写 `loadClass()` 不委托父类。
自定义类加载器的用途？	插件、加密、安全、热更新、动态部署等。