Java 类加载器（ClassLoader）
Java 中的类加载器是用于加载 .class 文件到 JVM 中的组件，它的核心作用是将字节码（.class 文件）加载到内存，并且使它能够被 JVM 执行。类加载器决定了类的加载顺序和加载方式，是 Java 应用程序在运行时执行的重要部分。
1. 类加载器的基本概念
类加载器：Java 中的类加载器用于将 .class 文件加载到 JVM 中，并将其转化为一个 Class 对象，之后该 Class 对象可以用于反射等操作。
每个类加载器都具备加载类的能力，但它们的加载范围和加载顺序可能不同。
2. 类加载器的类型
2.1 根类加载器（Bootstrap ClassLoader）
作用：是最顶层的类加载器，负责加载 Java 核心库中的类，如 java.lang.* 和 java.util.*。
实现：Bootstrap ClassLoader 是由 C++ 实现的，通常由操作系统提供，加载 jre/lib 目录下的类库。
加载路径：由环境变量 sun.boot.class.path 指定。
2.2 扩展类加载器（Extension ClassLoader）
作用：负责加载 JDK 中的扩展类库，主要加载 jre/lib/ext 目录下的类库。
实现：它是由 Java 实现的，继承自 ClassLoader。
加载路径：由 java.ext.dirs 指定。
2.3 系统类加载器（System ClassLoader）
作用：也叫应用类加载器，负责加载应用程序的类路径（classpath）下的类。
实现：由 Java 实现，通常是用户应用程序使用的加载器，加载 classpath 中的类。
加载路径：由环境变量 java.class.path 指定。
2.4 自定义类加载器（Custom ClassLoader）
作用：开发人员可以自定义类加载器，继承 ClassLoader 类，重写 findClass() 方法来加载类。
应用场景：
加载本地文件、数据库、网络等外部资源中的类。
用于 Web 服务器（如 Tomcat）中动态加载 JSP 文件或动态加载插件等。
3. 类加载的过程
3.1 加载（Load）
类加载器根据类名查找 .class 文件，并读取它的字节流。
这个过程会依赖于类加载器的父子关系，父加载器优先加载。
3.2 链接（Linking）
链接分为三个阶段：
验证（Verify）：检查字节码是否符合 JVM 的要求，防止非法代码进入。
准备（Prepare）：为类的静态变量分配内存并赋默认值。
解析（Resolve）：将常量池中的符号引用替换为直接引用。
3.3 初始化（Initialize）
在类的初始化阶段，JVM 执行类的静态代码块（static 块），初始化静态变量等。
4. 类加载器的双亲委派机制（Parent Delegation Model）
双亲委派模型是 Java 类加载器的一个重要特点，它确保了类加载的安全性和稳定性。
原理：
每个类加载器都有一个父类加载器。当一个类加载请求发生时，子加载器会先将请求传递给父加载器，父加载器先尝试加载该类。如果父加载器加载失败，子加载器再尝试加载。
这确保了 Java 核心类库（如 java.lang.*）始终由根类加载器加载，从而避免了重复加载和潜在的冲突。
5. 自定义类加载器的示例
通过继承 ClassLoader 类，我们可以创建自己的类加载器，下面是一个简单的自定义类加载器示例：
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
@Override
public Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
byte[] classData = loadClassData(name); // 从某个源（如文件、数据库）获取字节数据
return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
}
private byte[] loadClassData(String name) {
// 加载类的字节数据（例如，从文件或网络中读取）
return new byte[0]; // 示例返回空字节数组
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception {
MyClassLoader loader = new MyClassLoader();
Class clazz = loader.loadClass("com.example.MyClass");
Object obj = clazz.newInstance();
}
}
解释：
MyClassLoader 继承自 ClassLoader，重写 findClass 方法来从某个地方加载类的字节数据。
loadClassData 方法是我们用来加载类字节数据的地方，可以从文件、数据库等地方加载。
defineClass 方法将字节数据转换为一个 Class 对象。
6. 类加载器的应用场景
动态加载插件：在应用程序运行时，动态加载新的功能模块或插件，避免重新启动应用。
Web 服务器：如 Tomcat 会使用不同的类加载器来加载 Web 应用中的类，保证每个应用使用独立的类加载器。
类版本控制：在某些情况下，自定义类加载器可以用来控制不同版本的类加载，避免类冲突。
7. 总结
类加载器是 Java 中用于加载 .class 文件的组件，分为根类加载器、扩展类加载器、系统类加载器和自定义类加载器。
双亲委派机制保证了类加载的顺序和安全性。
自定义类加载器为我们提供了灵活性，可以从本地文件、网络等加载类，支持插件化开发。