JVM-虚拟机的类加载机制

概述

Java虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这个过程被称作虚拟机的类加载机制。

类加载的时机

一个类型被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期将会经历加载（Loading）、验证（Verification）、准备（Preparation）、解析（Resolution）、初始化（Initialization）、使用（Using）和卸载（Unloading）七个阶段，其中验证、准备、解析三个部分统称为连接（Linking）。这七个阶段的发生顺序如图：

关于在什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段 "加载"，《Java虚拟机规范》中并没有进行强制约束，这点可以交给虚拟机的具体实现来自由把握。但是对于初始化阶段，《Java虚拟机规范》则是严格规定了有且只有这六种情况必须立即对类进行初始化（而加载、验证、准备自然需要在此之前开始）：

1. 遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这四条字节码指令时，如果类型没有进行初始化，则需要先触发其初始化阶段。能够生成这四条指令的典型Java代码场景有：

   • 使用new关键字实例化对象的时候。
   • 读取或设置一个类型的静态字段（被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）的时候。
   • 调用一个类型的静态方法的时候。
2. 使用java.lang.reflect包的方法对类型进行反射调用的时候，如果类型没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
3. 当初始化类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化。
4. 当虚拟机启动的时候，用户需要指定一个执行的主类（包含main（）方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类。
5. 当使用JDK7新加入的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果位REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic、REF_newInvokeSpecial四种类型的方法句柄，并且这个方法句柄对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
6. 当一个接口中定义了JDK8新加入的默认方法（被default关键字修饰的接口方法）时，如果这个接口的实现类发生了初始化，那该接口要在其之前被初始化。

类的加载过程

加载（Loading）

"加载"（Loading）阶段是整个"类加载"过程中的一个阶段，在加载阶段，Java虚拟机需要完成以下三件事：

• 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流
• 将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
• 在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。

《Java虚拟机规范》对这三点要求其实并不是特别具体，留给虚拟机实现与Java应用的灵活度都是相当大的。例如我们可以 "通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流"这条规则，它并没有指明二进制字节流必须得从某个Class文件中获取，确切的说是根本没有指明要从哪里获取、如何获取。仅仅这一点空隙，Java虚拟机的使用者们就可以在加载阶段搭构建出一个相当开放广阔的舞台，例如：

• 从ZIP压缩包中读取，这很常见，最终成为日后JAR、EAR、WAR格式的基础。
• 从网络中获取，这种场景最典型的应用就是Web Applet。
• 运行时计算生成，这种场景使用最多的就是动态代理技术，在java.lang.reflect.Proxy中，就是用了ProxyGenerator.generateProxyClass()来为特定接口生成形式为"*$Proxy" 的代理类的二进制流。
• 由其他文件生成，典型场景时JSP应用，由JSP文件生成对应的Class文件。
• 从数据库读取，这种场景相对少见些，例如有些中间件服务器（如SAP Netweaver）可以选择把程序安装到数据库中来完成程序代码在集群间的分发。
• 可以从加密文件中获取，这是典型的防Class文件被反编译的保护措施，通过加载时解密Class文件来保障程序运行逻辑不被窥探
• .......

相对于类加载过程的其他阶段，非数组类型的加载阶段（准确的说，是加载阶段中获取类的二进制字节流的动作）是开发人员可控性最强的阶段。加载阶段即可以使用Java虚拟机里内置的启动类加载器来完成，也可以由用户自定义的类加载器去完成，开发人员通过定义自己的类加载器去控制字节流的获取方式（重写一个类加载器的findClass（）或loadClass方法），实现根据自己的想法来赋予应用程序获取运行代码的动态性。

以下示例是一个自定义的classLoader，符合双亲委派机制（见下面类加载器），以下示例只需要重写findClass方法，根据自己磁盘拼接Class文件的全限定名，读取Class文件二进制流，将二进制流转化为Class对象返回：

/**
 * 自定义加载器
 */
public class MyClassloader extends ClassLoader {

    public MyClassloader() {
    }

    /**
     * 通过传入的类全限定名，查询制定目录的class文件，再调用父类的defineClass（），将字节数组转化为class类对象
     *
     * @param name 类的全限定名
     * @return java.lang.Class
     * @throws ClassNotFoundException
     */
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {

        File file = new File(" /Users/yangzeran/workspace/JVM/class-file-format/src/main/java/", name.replaceAll("\\.", "/").concat(".class"));
//        File file = new File("F:\\JVM\\class-file-format\\src\\main\\java\\", name.replaceAll("\\.", "/").concat(".class"));

        try (FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file);
             ByteArrayOutputStream arrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream()) {

            byte[] bytes = new byte[2048];
            int size = 0;
            while ((size = fileInputStream.read(bytes)) != -1)
                arrayOutputStream.write(bytes, 0, size);

            byte[] result = arrayOutputStream.toByteArray();

            return defineClass(name, result, 0, result.length);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return super.findClass(name);
    }

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        ClassLoader myClassloader = new MyClassloader();
        Class<?> aClass = myClassloader.loadClass("com.yzr.jvm.classf.TestClass");
        System.out.println(aClass);
        System.out.println(aClass.getClassLoader());
        System.out.println(myClassloader.getParent().getParent());
    }
}

以上程序输出结果

对于数组类而言，情况就有所不同，数组类本身不通过类加载器创建，它是由Java虚拟机直接在内存中动态构造出来的。但数组类与类加载器任然有很密切的关系，因为数组类元素类型（Element Type，指的是数组去掉所有维度的类型）最终还是要靠类加载器来完成加载，一个数组类（下面简称为A）创建过程遵守以下规则：

• 如果数组的组件类型（Commponent Type，指的是数组去掉一个维度的类型，注意和前面的元素类型区分开）是引用类型，那就递归采用本节中定义的加载过程去加载这个组件类型，数组A将被标识在加载该组件类型的类加载器的类名空间上（这点很重要，一个类型必须与类加载器一起确定唯一性）。
• 如果数组的组建类型不是引用类型（例如 int[] 数组的组件类型为int），Java虚拟机将会把数组A标记为与启动类加载器关联。
• 数组类的可访问性与它的组件类型的可访问性一致，如果组件类型不是引用类型，它的数组类的可访问性将默认为public，可被所有的类和接口访问到。

加载阶段结束后，Java虚拟机外部的二进制字节流就按照虚拟机所设定的格式存放在方法区之中了，方法区中的数据存储格式完全由虚拟机自行定义，《Java虚拟机规范》未规定此区域的具体数据结构。类型数据妥善安置在方法区之后，会在Java堆内存中实例化一个java.lang.Class类对象，这个对象将作为程序访问方法区中的类型数据和外部接口。
加载阶段与连接阶段的部分动作（加一部分字节码文件格式校验动作）是交叉进行的，加载阶段尚未完成，连接阶段可能已经开始，但这些夹在加载阶段之中进行的动作，仍然属于连接阶段的一部分，这两个阶段的开始时间仍然保持着固定的先后顺序。

验证

验证阶段是连接阶段的第一步，这一阶段的目的是确保Class文件的字节流中包含的信息符合《Java虚拟机规范》的全部约束要求，保证这些信息被当作代码运行后不会危害虚拟机自身的安全。
验证阶段是非常重要的，这个阶段是否严谨，直接决定了Java虚拟机是否能承受恶意代码的攻击，从代码量和耗费的执行性能的角度上讲，验证阶段的工作量在虚拟机的类加载过程中占了相当大的比重。验证阶段大致上会完成下面四个阶段的检验动作：文件格式验证、元数据验证、字节码验证和符号引用验证。

1. 文件格式验证

第一阶段要验证字节流是否符合Class文件格式的规范，并且能被当前版本的虚拟机处理。这一阶段可能包括下面这些验证点：

• 是否以魔数 0xCAFEBABE开头。
• 主、次版本号是否在当前Java虚拟机接受范围之内。
• 常量池的常量中是否有不被支持的常量类型（检查常量tag标志）。
• 指向常量的各种索引值是否有指向不存在的常量或不符合类型的常量。
• CONSTANT_Utf8_info型的常量中是否有不符合UTF-8编码的数据。
• Class文件中各个部分及文件本身是否有被删除的或附加的其他信息。
• .....

实际上第一阶段的验证点还远不止这些，上面所列的只是从HotSpot虚拟机源码中摘抄的一小部分内容，该验证阶段的主要目的是保证输入的字节流正确地解析并存储于方法区之内，格式上符合描述一个Java类型信息的要求。这阶段的验证是基于二进制字节流进行的，只有通过了这个阶段的验证之后，这段字节流才被允许进入Java虚拟机的方法区中进行存储，所以后面的三个验证阶段全都是基于方法区的存储结构上进行的，不会再直接读取、操作字节流了。

2. 元数据验证

第二阶段是对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息复合《Java虚拟机规范》的要求，这个阶段可能包括的验证点如下：

• 这个类是否有父类（除了java.lang.Object之外，所有的类都应当有父类）。
• 这个类的父类是否继承了不允许被继承的类（被final修饰的类）。
• 如果这个类不是抽象类，是否实现了其父类接口之中要求实现的所有方法。
• 类中的字段、方法是否与父类产生矛盾（例如覆盖了父类的final字段、或者出现不符合规则的方法重载，例如方法签名一致，但返回值类型却不相同）。
• ......

第二阶段的主要目的是对类元数据信息进行语义校验，保证不存在与《Java虚拟机规范》定义相悖的元数据信息。

3. 字节码验证

第三阶段是整个验证过程中最复杂的一个阶段，主要目的是通过数据流分析和控制流分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的。在第二阶段对元数据信息中的数据类型校验完毕以后，这阶段就要对类的方法体（Class文件中的Code属性）进行校验分析、保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的行为，例如：

• 保证任意时刻操作数栈的数据类型与指令代码序列都能配合工作，例如不会出现类似于"在操作栈放置了一个int类型的数据，使用时却按long类型来载入本地变量表中" 这样的情况。
• 保证任何跳转指令都不会跳转到方法体以外的字节码指令上。
• 任何方法体中的类型转换总是有效的，例如可以把一个子类对象赋值给父类数据类型，这是安全的，但是把父类对象赋值给子类数据类型，甚至把对象赋值给它毫无继承关系、完全不相干的一个数据类型，则是危险和不合法的。
• ......

如果一个类型中有方法体的字节码没有通过字节码验证，那它肯定是有问题的；例如一个方法体通过了字节码验证，它仍然不能保证它一定是安全的。即使字节码验证阶段中进行了再大量、再严密的监察，也依然不能保证这一点。这里涉及了离散数学中一个很著名的问题--"停机问题"（Halting Problem），即不能通过程序准确地监察出程序是否能在有限的时间之内结束运行。

4. 符号引用验证

最后一个阶段的校验行为发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候，这个转化动作将在连接的第三阶段--解析阶段中发生。符号引用验证可以看作是，该类是否缺少或者被禁止访问它依赖的某些外部类、方法、字段等资源。本阶段通常需要校验下列内容：

• 符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能找到对应的类。
• 在指定类中是否存在符合方法的字段描述符及简单名称所描述的方法和字段。
• 符号引用中的类、字段、方法的可访问性（private、protected、public、<package>）是否可被当前类访问。
• .....

符号引用验证的主要目的是确保解析行为能正常执行，如果无法通过符号引用验证，Java虚拟机将会抛出一个java.lang.IncompatibleClassChangeError的子类异常，典型的如：java.lang.IllegalAccessError、java.lang.NoSuchFieldError、java.lang.NoSuchMethodError等。
验证阶段对于虚拟机的类加载机制来说，是一个非常重要的，但却不是必须要执行的阶段，因为验证阶段只有通过或者不通过的差别，只要通过了验证，其后面就对程序运行期没有任何影响了。如果程序运行的全部代码（包括自己编写的、第三方包中的、从外部加载的、动态生成的等所有代码）都已经被反复使用和验证过，在生产环境等实施阶段就可以考虑使用-Xverify:none参数来关闭大部分的类验证措施，以缩短虚拟机类加载的时间。

准备

准备阶段是正式为类中定义的变量（即静态变量，被static修饰的变量）分配内存并设置类变量初始值的阶段，从概念上讲，这些变量所使用的内存都应当在方法区中进行分配，但必须注意到方法区本身是一个逻辑上的区域，在JDK7之前，HotSpot使用永久代来实现方法区时，实现是完全符合这种逻辑理念的；在JDK及之后，类变量则会随着Class对象一起存放在Java堆中,这时候 "类变量在方法区" 就完全是一种对逻辑概念的表述了。
关于准备阶段，首先这时候进行内存分配的仅包括类变量，而不包括实例变量，实例变量将会在对象初始化时随着对象一起分配再Java堆中。其次这里所说的初始值 "通常情况" 下是数据类型的零值，设一个类变量的定义为：

public static int value = 123;

那变量value在准备阶段过后的初始值是0而不是123，因为这时候尚未开始执行任何Java方法，而把value赋值为123的动作要到类的初始化阶段才会被执行。下表列出了Java所有基本类型的零值。

数据类型	零 值
int	0
long	0L
short	(short)0
char	'\u0000'
byte	(byte)0
boolean	false
float	0.0f
double	0.0d
reference	null

上面提到在 "通常情况"下的初始值是零，那言外之意是相对的会有某些 "特殊情况"：
如果类字段的字段属性表中存在ConstantValue属性，那在准备阶段变量值就会初始化为ConstantValue属性所指定的初始值，假设上面的类变量value定义修改为：

public static final int value = 123;

编译时Javac将会为value生成ConstantValue属性，在准备阶段虚拟机就会根据ConstantValue的设置将value赋值为123。

解析

解析阶段是Java虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程，符号引用是Class文件中以CONSTANT_Class_info、CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info等类型的常量出现，那解析阶段所说的直接引用与符号引用有什么关联呢？

• 符号引用（Symbolic References）：符号引用以一组符号来描述所引用的目标，符号引用可以是任何形式的字面量，只要使用时能无歧义地定位到目标即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用的目标不一定是已经加载到虚拟机内存当中的内容。各种虚拟机实现的内存布局可以各不同，但是他们能接受的符号引用必须是一致的，因为符号引用的字面量形式明确定义在《Java虚拟机规范》的Class文件格式中。
• 直接引用（Direct References）：直接引用是可以直接指向目标的指针、相对偏移量或者是一个能间接定位到目标的句柄。直接引用是虚拟机实现的内存布局直接相关的，同一个符号引用在不同的虚拟机实例上翻译出来的直接引用一般不会相同如果有了直接引用，那引用的目标必定已经在虚拟机的内存中存在。

初始化

类的初始化阶段时类加载过程的最后一个步骤，以上介绍的几个类加载的动作里，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义加载器的方式局部参与外，其余动作都完全由Java虚拟机来主导控制。直至初始化阶段，Java虚拟机才真正开始执行类中编写的Java程序代码，将主导权交给应用程序。
准备阶段时，变量已经赋过一次系统要求的初始零值，而在初始化阶段，则会根据程序编写的代码去初始化类变量和其他资源。初始化阶段就是执行类构造器<clinit>()方法的过程。<clinit>()并不是我们在Java代码中直接编写的方法，它是Javac编译器的自动生成物，但我们非常有必要了解这个方法是如何产生的，以及<clinit>()方法执行过程中各种可能影响程序运行行为的细。

• <clinit>()方法是由编译器自动收集类中的所有变量的赋值动作和静态语句块（static{}块）中的语句合并产生的，编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序决定的，静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量，定义在它之后的变量，静态语句块可以进行变量赋值，但是不能访问，如下图：

静态代码块访问其之后的变量，编译器会提示 "非法向前引用"

• <clinit>()方法与类的构造函数（即在虚拟机视角中的实例构造器<init>()方法）不同，它不需要显式地调用父类构造器，Java虚拟机会保证自类的<clinit>()方法执行前，父类的<clinit>()方法已经执行完毕。因此在Java虚拟机中第一个被执行的<clinit>()方法的类型肯定是java.lang.Object.
• 由于父类的<clinit>()方法先执行，也就意味着父类中定义的静态语句块优于子类的变量赋值操作，在下面代码中，字段的B值将会是2而不是1。

public class InitStaticTest02 {

    public static int A = 1;

    static {
        A = 2;
    }

    private static class Child extends InitStaticTest02 {
        public static int B = A;
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Child.B);
    }

}

• <clinit>()方法对于类或接口来说并不是必需的，如果一个类中没有静态语句块，有没有对变量赋值的操作，那么编译器可以不为这个类生成<clinit>()方法。
• 接口中不能使用静态语句块，但仍然有变量初始化的赋值操作，因此接口与类一样都会生成<clinit>()方法。但接口与类不同的是，执行接口的<clinit>()方法不需要先执行父类的<clinit>()方法，因为只有当父类中定义的变量被使用时，父接口才会被初始化。此外，接口的实现类在初始化也一样不会执行接口的<clinit>()方法。
• Java虚拟机必须保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确的加锁同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只会有其中一个线程去执行这个类的<clinit>()方法，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行完毕<clinit>()方法。以下代码模拟了这种场景

public class DeadLoopClass {

    static {

        // 如果不加上if语句，编译器将提示 "Initializer must be able to complete normally"
        if (true) {

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "初始化 DeadLoopClass");
            while (true) {
            }

        }
    }

}

public class DeaLoopClassTest {

    public static void main(String[] args) {
        Runnable script = () -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start");
            DeadLoopClass dlc = new DeadLoopClass();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " run over");
        };

        Thread t1 = new Thread(script);
        Thread t2 = new Thread(script);
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

运行结果如下，一条线程在死循环模拟长时间操作，另外一条线程在阻塞等待：

类加载器

Java虚拟机设计团队有意把类加载阶段中的 "通过一个类的全限定名来获取描述该类的二进制字节流" 这个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需的类。实现这个动作的代码被称为 "类加载器"（Class Loader）。

类与类加载器

类加载器虽然只用于实现类的加载动作，但它在Java程序中起到的作用却远超类加载阶段。对于任意一个类，都必须由加载它的加载类和这个类本身一起共同确立其在Java虚拟机中的一个唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。这句话可以表达得更通俗一些：比较两个类是否 "相等"，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义,否则，即是两个类来源于同一个Class文件，被同一个Java虚拟机加载，只要加载它们的类加载器不同，那这两个类就必定不相等。

这里所指的 "相等"，包括代表类的Class对象的equals()方法、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法的返回结果,也包括了使用instanceof关键字做对象所属关系的判定等各种情况。如果没有注意到类加载器的影响，在某些情况下可能会产生具有迷惑性的结果，以下代码演示了不同加载器对instanceof关键字云苏南结果的影响。

public class ClassloaderTest extends ClassLoader {

    @Override
    public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        // 获取Class的文件名
        String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1).concat(".class");

        try (InputStream input = getClass().getResourceAsStream(fileName)) {

            if (input == null)
                return super.loadClass(name);

            byte[] b = new byte[input.available()];
            input.read(b);

            return defineClass(name, b, 0, b.length);
        } catch (IOException e) {
            throw new ClassNotFoundException(name);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        // 创建自定义加载器
        ClassLoader myClassLoader = new ClassloaderTest();

        Class<?> aClass = myClassLoader.loadClass("com.yzr.classload.ClassloaderTest");
        Object obj = aClass.newInstance();

        System.out.println(obj.getClass());
        System.out.println(obj instanceof com.yzr.classload.ClassloaderTest);
    }

}

运行结果

以上代码中构造了一个简单的类加载器，它可以加载与自己在同一路径下的Class文件，我们使用这个类加载器加载了一个名为 "com.yzr.classload.ClassloaderTest" 的类，并实例化了这个类对象。

两行输出结果中，从第一行可以看到这个类确实是类 com.yzr.classload.ClassloaderTest 是梨花出来的，但是在第二行的输出中却发现这个对象与类com.yzr.classload.ClassloaderTest做所属类型检查的时候返回了false。这是因为Java续集中同时存在了两个ClassLoaderTest类，一个是由我们执行main方法时，由Java虚拟机的应用程序类加载器所加载的，另外一个是有我们自定义的类加载器加载的，虽然它们都来自同一个Class文件，但在Java虚拟机中仍然是两个相互独立的类，做对象所属检查时的结果自然为false。

双亲委派模型

站在Java虚拟机的角度来看，只存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），这个类加载器使用C++语言实现（仅限于HotSpot），是虚拟机自身的一部分；另一种就是其他的所有类加载器，这些类加载器都由Java语言实现，独立存在于虚拟机外部，并且全都继承自抽象类java.lang.ClassLoader。

JDK8及之前的版本的Java程序都会使用到以下三个系统提供的类加载器来进行加载。

• 启动类加载器（Bootstrap Class Loader）：这个类加载器负责加载存放在 "$JAVA_HOME"\lib 目录，或者被-Xbootclasspath参数所制定的路径中存放的，而且是Java虚拟机能够识别的（按照文件名识别，如rt.jar、tools.jar,名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载）类库加载到虚拟机的内存中。启动类加载器无法被Java程序直接引用，用户编写自定义加载器时，如果需要把加载器委派给启动类加载器去处理，那直接使用null代替即可，以下代码展示的就是java.lang.Class.getClassLoader()方法的代码片段，其中的注释和代码实现都明确说明了以null值来代表启动类加载器的约定规则。

    /**
     * 返回类的类装入器。一些实现可能使用null来表示引导类加载器。如果这个类是由引导类加载器加载的，那么在这样的实现中，这个方法将返回null。
     */
    public ClassLoader getClassLoader() {
        ClassLoader cl = getClassLoader0();
        if (cl == null)
            return null;
        SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            ClassLoader.checkClassLoaderPermission(cl, Reflection.getCallerClass());
        }
        return cl;
    }

• 扩展类加载器（Extension Class Loader）:这个类加载器是在类sun.misc.launcher$ExtClassLoader中以Java代码的形式实现的。它负责加载 "$JAVA_HOME"\lib\ext目录中，或者被java.ext.dirs系统变量所制定的路径中所有的类库，使用System.getProperty("java.ext.dirs")可查看。根据 "扩展类加载器"这个名称，就可以推断出这是一种Java系统类库的扩展机制，JDK的开发团队用户将具有通用性的类库放置在ext目录里进行以扩展Java SE的功能。由于扩展类加载器是由Java代码实现的，开发者可以直接在程序中使用扩展类加载器来加载Class文件。
• 应用程序类加载器（Application Class Loader）：这个类加载器是由sun.misc.Launcher$AppClassLoader来实现。由于应用程序类加载器是ClassLoader类中getSystemClassLoader()方法的返回值，所以有些场合中也称它为 "系统类加载器"。它负责加载用户类路径（ClassPath）上所有的类库，开发者同样可以直接在代码中使用这个类加载器。如果应用程序中没有定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

JDK9之前的Java应用都是由这三种类加载器互相配合来完成加载的，我们也可以加入自定义的类加载器来进行扩展，典型的如增加除了磁盘位置之外的Class文件来源，或者通过类加载器实现类的隔离、重载等功能。这些类加载器之间的协作关系 "通常" 会如下所示：

上图中展示的各种类加载器之前的层次关系被称为类加载器的 "双亲委派模型（Parents Delegation Model）"。双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器之外，其余的类加载器都应有自己的父亲加载器。不过这里的类加载器之间的父子关系一般不是以继承（Inheritance）的关系实现的，而是通常使用组合（Composition）关系来服用父加载器的代码。

双亲委派模型的工作过程是：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不回自己尝试去加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传到最顶层的启动类加载器中，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，才会从上至下交由子类去搜索加载。

使用双亲委派模型来组织类加载器之间的关系，一个显而易见的好处就是Java中的类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。例如类java.lang.Object，它存放在rt.jar之中，无论哪一个类加载器要加载这个类，最终都是委派给处于模型最顶端的启动类加载器进行加载，因此Object类载程序的各种类加载器环境中都能保证是同一个类。反之，如果没有使用双亲委派模型，都由各个类自行去加载的话，如果用户自己也编写了一个名为java.lang.Object的类，并存放在程序的ClassPath中，那系统中就会出现多个不同的Object类，Java类型体系中最基础的行为也就无从保证，应用程序会变的一片混乱。

双亲委派模型对于保护Java程序的稳定运行极为重要，但它的实现却异常简单，用以实现双亲委派的代码只有十余行，全部集中在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法之中,如下代码：

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // 首先，检查请求的类是否已经被加载过了
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    // 如果没有被加载过，并且当前类加载器存在父类，则先查看父类loadClass，查看是否被加载过
                    if (parent != null) {
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                    // 如果没有父类加载器，则查看启动类是否加载过
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // 如果父类加载器排出ClassNotFoundException
                    // 说明父类加载器无法完成加载请求
                }

                if (c == null) {
                    // 在父类加载器无法加载时
                    // 再调用本身的findClass方法进行类加载
                    long t1 = System.nanoTime();
                    c = findClass(name);
                }
            }
            if (resolve) {
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }

这段代码的逻辑清晰易懂：先检查请求加载的类型是否已经被加载过，若没有则调用父类加载器的loadClass()方法，若父类加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器，假如父类加载器失败，跑出ClassNotFoundException的话，才调用自己的findClass()方法尝试进行加载。

破坏双亲委派模型

略。。。