浅谈JAVA 类加载器

在JAVA中，类加载器是一个非常重要且复杂的概念，掌握好它的使用方法能够使我们更好地理解Java程序的整体运行机制。本文将从以下几个方面进行详细讲解：

1. 类加载器的作用及类型
2. 类加载器的实现原理
3. 自定义类加载器
4. 示例1：使用URLClassLoader动态加载class文件
5. 示例2：使用自定义类加载器加载class文件

1. 类加载器的作用及类型

类加载器是将Java源代码编译生成的.class文件加载到JVM中的工具，其作用是负责将.class文件加载到JVM中，并生成对应的Class对象。类加载器的主要作用有：

• 加载.class文件并生成Class对象
• 维护类的层次关系，实现类的隔离性
• 保护JVM的核心类不被篡改

Java类加载器大概可以分为3类：

1. 引导类加载器（Bootstrap Class Loader）：负责加载JDK自带的核心库，如rt.jar等。是JVM内部的一部分，用C++实现。
2. 扩展类加载器（Extension Class Loader）：负责加载Java扩展的jar包，位于sun.misc.Launcher$ExtClassLoader中，由Java实现。
3. 应用类加载器（Application Class Loader）：负责加载用户自定义的类路径中的类，即classpath里面的类，是最常用的ClassLoader。

2. 类加载器的实现原理

在JVM中，类的加载流程分为以下三个步骤：

1. 加载（Loading）：负责找到class文件并将其加载到JVM中。
2. 链接（Linking）：负责验证、准备和解析类的字节码。
3. 初始化（Initialization）：负责对类进行初始化。

类的加载和链接通常是在需要使用时进行，类的初始化是在类被加载和链接后主动触发的，如new、反射等操作。Java类加载器在加载class文件时，会首先向自己的父类加载器请求加载，如果父类加载器无法加载，则本加载器会尝试加载该类。

3. 自定义类加载器

为了满足特定的需求，我们常常需要自定义类加载器。继承ClassLoader类即可实现自定义类加载器。自定义类加载器一般有两个主要的应用场景：

1. 加载不在classpath路径中的类。
2. 加载已经被损坏的class文件或jar包。

4. 示例1：使用URLClassLoader动态加载class文件

import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;

public class DynamicClassLoader {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        URL[] urls = new URL[] { new URL("file:///path/to/classes/") };
        URLClassLoader loader = new URLClassLoader(urls);
        Class clazz = loader.loadClass("com.example.MyClass");
        Object obj = clazz.newInstance();
        System.out.println(obj);
    }
}

在该示例中，我们使用URLClassLoader动态加载了一个名为com.example.MyClass的类。首先我们指定了一个class文件所在的目录，然后创建了一个URLClassLoader对象，并将目录添加到了类路径中，然后使用loadClass方法加载了该类，并通过反射创建了该类的实例。

5. 示例2：使用自定义类加载器加载class文件

我们也可以自定义类加载器来加载类文件。以下是一个实现自定义类加载器的示例：

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;

public class MyClassLoader extends ClassLoader {
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        Path path = Paths.get("path/to/classes/" + name.replace(".", "/") + ".class");
        try {
            byte[] bytes = Files.readAllBytes(path);
            return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
        } catch (IOException e) {
            // 文件不存在或读取错误等异常处理
            e.printStackTrace();
            return super.findClass(name);
        }
    }
}

public class CustomClassLoader {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MyClassLoader loader = new MyClassLoader();
        Class<?> clazz = loader.loadClass("com.example.MyClass");
        Object obj = clazz.newInstance();
        System.out.println(obj);
    }
}

在该示例中，我们自定义了一个类加载器MyClassLoader，并重写了其findClass方法，该方法根据指定的类名，读取对应class文件的字节码，并使用defineClass方法生成对应的Class对象。最后使用自定义类加载器加载类，创建实例并输出。