Java中類加載器舉例詳解

更新時間：2026年01月07日 11:18:10 作者：小白qzx

Java類加載器是Java語言的核心組件之一,負責從文件系統(tǒng)或網(wǎng)絡中加載Class文件,Class文件在文件開頭有特定的文件標識,這篇文章主要介紹了Java中類加載器的相關資料,需要的朋友可以參考下

類加載器簡介

Java程序被編譯器編譯之后成為字節(jié)碼文件（.class文件），當程序需要某個類時，虛擬機便會將對應的class文件進行加載，創(chuàng)建出對應的Class對象。而這個將class文件加載到虛擬機內(nèi)存的過程，便是類加載。

類加載器負責在運行時將Java類動態(tài)加載到JVM（Java虛擬機），是JRE（Java運行時環(huán)境）的一部分。由于類加載器的存在，JVM無需了解底層文件或文件系統(tǒng)即可運行Java程序。并且Java類不會一次全部加載到內(nèi)存中，而是在需要時才會加載到內(nèi)存中。

類加載的過程

類的生命周期通常包括：加載、鏈接、初始化、使用和卸載。上圖中包含了類加載的三個階段：加載階段、鏈接階段和初始化階段。如果將這三個階段再拆分細化包括：加載、驗證、準備、解析和初始化。

這幾個階段的作用簡單概況一下：

加載：通過一個類的完全限定查找類字節(jié)碼文件，轉(zhuǎn)化為方法區(qū)運行時的數(shù)據(jù)結構，創(chuàng)建一個代表該類的Class對象。
驗證：確保Class文件的字節(jié)流中包含信息符合當前虛擬機要求，不會危害虛擬機自身安全。
準備：為類變量(即static修飾的字段變量)分配內(nèi)存并且設置該類變量的初始值。不包含被final修飾的static變量，因為它在編譯時已經(jīng)分配了。
解析：將常量池內(nèi)的符號引用轉(zhuǎn)換為直接引用的過程，比如（main()方法)替換為指向數(shù)據(jù)所存內(nèi)存的指針或句柄等(直接引用)，這是所謂的靜態(tài)鏈接過程(類加載期間完成)，動態(tài)鏈接是在程序運行期間完成的將符號引用替換為直接引用。如果符號引用指向一個未被加載的類，或者未被加載類的字段或方法，那么解析將觸發(fā)這個類的加載。
初始化：類加載最后階段，執(zhí)行靜態(tài)初始化器和靜態(tài)初始化成員變量。對類的靜態(tài)變量初始化為指定的值，執(zhí)行靜態(tài)代碼塊。

在上述類加載的過程中，虛擬機提供了三種類加載器：啟動（Bootstrap）類加載器、擴展（Extension）類加載器、系統(tǒng)（System）類加載器（也稱應用類加載器），此外還可以自定義類加載器。

啟動（Bootstrap）類加載器：

系統(tǒng)中最頂層、最核心的加載器，是 JVM 與生俱來的一部分，負責加載 JDK 核心類庫，奠定 Java 程序運行的基礎，由 JVM 的底層代碼（C/C++，如 HotSpot 虛擬機）實現(xiàn)，無法在 Java 代碼中直接獲取其對象（調(diào)用 getClassLoader() 返回 null）。

加載范圍：加載 JDK 核心類庫

JDK 8 及之前：加載 <JAVA_HOME>/jre/lib 目錄下的核心 JAR 包（如 rt.jar、charsets.jar、sunrsasign.jar 等），這些 JAR 是 JVM 識別的「核心類庫」（非該目錄下的任意 JAR 不會被加載）；
JDK 9+（模塊化）：移除了 rt.jar 等打包方式，核心類以「模塊」形式存儲在 <JAVA_HOME>/lib/modules（模塊化鏡像文件），啟動類加載器負責加載 java.base 等核心模塊（如 java.lang、java.io 所屬的模塊）。

擴展（Extension）類加載器：

擴展類加載器是啟動類加載器的子類，Java語言編寫，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader實現(xiàn)，父類加載器為啟動類加載器，負責加載標準核心Java類的擴展。

擴展類加載器從JDK擴展目錄（通常是$JAVA_HOME/lib/ext目錄）或java.ext.dirs系統(tǒng)屬性中指定的任何其他目錄進行自動加載。

系統(tǒng)/應用（System）類加載器：

系統(tǒng)類加載器負責將所有應用程序級類加載到JVM中。它加載在類路徑環(huán)境變量，-classpath或-cp命令行選項中找到的文件。它是擴展類加載器的子類。

自定義類加載器：

在大多數(shù)情況下，內(nèi)置的三種類加載器就足夠了。但是，在需要從本地硬盤驅(qū)動器或網(wǎng)絡中加載類的情況下，需要打破雙親委派機制，則可能需要使用自定義類加載器。

下面介紹類加載器的加載機制--雙親委派機制。

雙親委派機制：

從圖中可以清晰的看到雙親委派機制的具體過程：加載某個類時會先層層委托給父加載器尋找目標類加載，如果父加載器在自己的加載類路徑下都找不到目標類，嘗試向下加載。比如我們自己隨便寫的User類，最先會找應用程序類加載器加載，應用程序類加載器會先委托擴展類加載器加載，擴展類加載器再委托啟動類加載器，頂層啟動類加載器在自己的類加載路徑里找了半天沒找到User類，則向下退回加載User類的請求，擴展類加載器收到回復就自己加載，在自己的類加載路徑里找了半天也沒找到User類，又向下退回User類的加載請求給應用程序類加載器，應用程序類加載器于是在自己的類加載路徑里找User類，結果找到了就自己加載了。雙親委派機制說簡單點就是，先找父親加載，不行再由兒子自己加載。

我們來看一下loadclass的源碼：

    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // First, check if the class has already been loaded
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    if (parent != null) {
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }

                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    long t1 = System.nanoTime();
                    c = findClass(name);

                    // this is the defining class loader; record the stats
                    PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                    PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    PerfCounter.getFindClasses().increment();
                }
            }
            if (resolve) {
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }

此方法負責加載給定名稱參數(shù)的類。name參數(shù)為類的全限定名。先查找是否已加載該類，若無，則判斷有無父類加載器parent，嘗試給父類加載器去loadclass，其實就是一個遞歸的順序。