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Java Gossip: 简介 ClassLoader

Java在需要使用类的时候，才会将类载入，Java的类载入是由类载入器（Class loader）来达到的，默认上，在程序启动之后，主要会有三个类载入器：Bootstrap Loader、ExtClassLoader与AppClassLoader。

Bootstrap Loader是由C++撰写而成，默认上它负责搜寻JRE所在目录的classes或lib目录下的.jar文件中（例如rt.jar）是否有指定的类并载入（实际上是由系统参数sun.boot.class.path指定）；默认上ExtClassLoader负责搜寻JRE所在目录的lib/ext 目录下的classes或.jar中是否有指定的类并载入（实际上是由系统参数java.ext.dirs指定）；AppClassLoader则搜寻 Classpath中是否有指定的classes并载入（由系统参数java.class.path指定）。

Bootstrap Loader会在JVM启动之后载入，之后它会载入ExtClassLoader并将ExtClassLoader的parent设为Bootstrap Loader，然后BootstrapLoader再载入AppClassLoader，并将AppClassLoader的parent设定为 ExtClassLoader。

在载入类时，每个类载入器会先将载入类的任务交由其parent，如果parent找不到，才由自己负责载入，如果自己也找不到，就会丢出 NoClassDefFoundError。

每一个类被载入后，都会有一个Class的实例来代表它，每个Class的实例都会记得是哪个ClassLoader载入它的，可以由Class的getClassLoader()取得载入该类的ClassLoader。

来撰写一个简单的程序测试类载入器，首先写一个测试类：
  • ClassLoaderTest.java 
public class ClassLoaderTest {
    static {
        System.out.println("类被载入...");
    }
}

将这个类先放在Classpath的路径下，然后撰写以下的程序：
  • ClassPathDemo.java 
public class ClassLoaderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ClassLoaderTest test = new ClassLoaderTest();
 
        ClassLoader loader = 
                       test.getClass().getClassLoader();

        System.out.println(loader);
        System.out.println(loader.getParent());
        System.out.println(loader.getParent().getParent());
    }
}

执行程序之后，会出现以下的讯息：   
类被载入...
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@82ba41
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@923e30
null

这表示ClassLoaderTest类是由sun.misc.Launcher产生的AppClassLoader所载入，而 AppClassLoader的parent是ExtClassLoader（AppClassLoader与ExtClassLoader都是内部类 别），ExtClassLoader的parent则是Bootstrap Loader，最后一个显示null并不是表示没有ClassLoader，而是因为Bootstrap Loader是由C++撰写而成，在Java中并没有一个实际代表它的类，因而没有类实例来表示Bootstrap Loader。

如果把ClassLoaderTest的class文件放到JRE目录下的lib/ext/classes下，并重新执行程序，您会看到以下的讯息：
类被载入...
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@923e30
null
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
        at ClassLoaderDemo.main(ClassLoaderDemo.java:9)

 
这次ClassLoaderTest是由ExtClassLoader找到了，由于Bootstrap Loader并没有代表它的实例，所以是null，因而最后一行试图再使用getParent()时会出现NullPointException。

如果您将ClassLoaderTest的class文件移至JRE目录下的classes目录下，执行程序的话会出现以下的讯息：
类被载入...
null
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
        at ClassLoaderDemo.main(ClassLoaderDemo.java:8)

出现null讯息，表示这次ClassLoaderTest是由Bootstrap Loader载入的。

这边只是对类载入器作个简单的描述，想更深入了解类载入器，可引用这篇 深入类载入器。