类加载器的类型有哪些？

八股文_JVM面试题 0 96

参考回答：

Java的类加载器有三种主要类型：启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）、扩展类加载器（Extension ClassLoader）和系统类加载器（System ClassLoader）。这些类加载器形成了一个父子层次结构，通过双亲委派模型（Parent Delegation Model）来进行类的加载。

详细讲解与拓展：

1. 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）

启动类加载器是Java类加载器体系中的最顶层加载器，它负责加载JVM核心类库。通常，这些类库包含JVM运行时必需的类，如java.lang包中的类（例如String、Object、System等），以及java.util、java.io等标准类库。这些类库一般位于$JAVA_HOME/jre/lib目录下，通常是rt.jar或类似的JAR文件。

职责：加载JVM的核心类库，通常是rt.jar、charsets.jar等。
父类加载器：启动类加载器没有父类加载器，它是加载器体系的根。

启动类加载器的实现通常由JVM的底层用C++或其他语言编写，不是Java代码能够直接访问的。

2. 扩展类加载器（Extension ClassLoader）

扩展类加载器负责加载JVM的扩展类库，这些类库位于$JAVA_HOME/jre/lib/ext目录下，或者通过java.ext.dirs系统属性指定的目录。扩展类加载器加载的类一般是JVM标准库之外的扩展库，例如数据库驱动、第三方库等。

职责：加载扩展类库，通常是ext目录下的JAR包或其他目录中指定的类库。
父类加载器：扩展类加载器的父类加载器是启动类加载器，因此它会委托启动类加载器加载核心类库。

扩展类加载器通常是由JVM实现的类（如sun.misc.Launcher$ExtClassLoader）来完成的，开发者无法直接访问或控制它。

3. 系统类加载器（System ClassLoader）

系统类加载器负责加载应用程序的类库，通常是由开发者编写的应用程序的类。它会从系统的classpath中查找和加载类文件，这些类文件可以位于文件系统中的JAR包或目录，也可以通过网络等其他方式加载。

职责：加载用户应用程序的类库。系统类加载器会查找并加载类路径（classpath）中定义的类。
父类加载器：系统类加载器的父类加载器是扩展类加载器，因此它会委托扩展类加载器加载扩展类库。

在大多数情况下，系统类加载器是由java.lang.ClassLoader的子类实现的，通常是URLClassLoader，并且它由JVM自动创建并使用。

4. 自定义类加载器（Custom ClassLoader）

除了上述三种标准的类加载器，开发者还可以创建自定义类加载器来实现特殊的类加载需求。自定义类加载器通常继承java.lang.ClassLoader并重写findClass()方法来指定如何加载类。自定义类加载器可以用于以下场景：
– 加载非标准位置的类文件，比如通过网络、数据库或加密文件加载类。
– 实现类的热部署和动态更新，比如重新加载插件或更新应用程序中的类。

自定义类加载器需要实现如何加载字节码的逻辑，并调用defineClass()方法将字节码转化为Class对象。

public class MyClassLoader extends ClassLoader {
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] classData = loadClassData(name);
        return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
    }

    private byte[] loadClassData(String className) {
        // 自定义加载类的字节码（例如从文件、网络加载）
        return new byte[0];  // 返回加载的字节码
    }
}

自定义类加载器通常用于以下情况：
– 实现Java程序的插件机制。
– 动态加载JAR包或类文件。
– 在JVM中实现类热加载（如开发中插件的动态更新）。

5. 类加载器的父子关系

Java的类加载器采用双亲委派模型，这意味着类加载器之间存在父子关系。当一个类加载器需要加载一个类时，它会首先将加载请求委托给其父类加载器，只有当父类加载器无法加载该类时，子类加载器才会尝试加载它。这保证了核心类库不会被用户的类覆盖，避免了类冲突和安全问题。

具体来说，加载过程如下：
1. 委托加载：子类加载器收到类加载请求后，首先会委托父类加载器加载类。
2. 父加载器尝试加载：父类加载器会继续按照同样的方式委托给它的父加载器，直到委托到最顶层的启动类加载器。
3. 启动类加载器加载：如果启动类加载器能够加载该类，则加载过程结束。如果启动类加载器无法加载，则抛出ClassNotFoundException。

6. 类加载器的常见用途

动态加载类：通过自定义类加载器，Java应用可以动态加载插件或模块。
隔离类：不同的类加载器可以加载同名的类，确保它们在内存中相互独立，例如，Web应用中，Web服务器的类加载器和应用程序的类加载器可以分别加载不同版本的同名类。
热部署与热更新：使用自定义类加载器，JVM可以实现动态更新和热部署，使得不需要重启应用即可加载新的类或更新已有类。

总结：

Java的类加载器包括启动类加载器、扩展类加载器、系统类加载器和自定义类加载器。它们形成了一个父子关系，采用双亲委派模型来决定类加载的顺序和优先级。了解和掌握类加载器的类型和工作机制，对开发大型应用、插件化系统、动态加载和热部署等场景至关重要。