一、前言
平时小伙伴们在做业务开发的时候可能比较少去接触类加载器，但是如果你想要深入学习Tomcat这种开源项目的话，熟悉类加载的原理就是必须的了。
二、类加载器
类加载器，顾名思义，就是一个可以将java字节码加载为java.lang.Class实例的工具。
类加载器有以下两个特点：
1.动态加载：不需要在程序一开始运行的时候就去加载，而是在程序运行的过程中，动态地按需加载，.class字节码可以来源于各个地方，比如jar包、war包、网络中等等。
2.全盘负责：当一个类加载器去加载一个类时，这个类所依赖的、引用的其它所有的类都将由这个类加载器去加载，除非在程序中显示地指定另外一个类加载器加载。
一个类的唯一性是由加载它的类加载器和这个类的本身决定（类的全限定名+类加载器的实力ID作为唯一标识，也就是PackageName+ClassName+ClassLoader Id），因此在一个运行程序中有可能存在两个包名和类名完全一致的类，但是如果这两个类不是由同一个ClassLoader加载的，就会被视为两个不同的类。比较两个类是否相等（包括Class对象的equals()、isInstance()以及instanceof关键字等），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，即使这两个类来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载它们的类加载器不同，这两个类就必定不相等。
从实现方式上，类加载器可以分为两种：一种是启动类加载器，是由C++语言实现的，是虚拟机自身的一部分；另一种是继承于java.lang.ClassLoader的类加载器，包括扩展类加载器、应用程序类加载器以及自定义类加载器。
启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责加载
我们写个代码来测试一下启动类加载器的打印：
为什么打印的不是“Bootstrap ClassLoader”而是 null 呢？ 这是因为启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）是由 C++ 实现的，而这个 C++ 实现的类加载器在 Java 中是没有与之对应的类的，所以拿到的结果是 null。
扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责加载
我们写个代码来测试一下扩展类加载器的打印：
应用程序类加载器（Application ClassLoader）：负责加载用户类路径（ClassPath）上所指定的类库，由sun.misc.Launcher$App-ClassLoader实现。开发者可直接通过java.lang.ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法获取应用程序类加载器，所以也可称它为系统类加载器。应用程序类加载器也是启动类加载器加载的，但是它的父类加载器是扩展类加载器。在一个应用程序中，系统类加载器一般是默认类加载器。
应用程序类加载器是用来加载 classpath 也就是用户写的所有类的，接下来我们写代码测试一下应用程序类加载器的打印，代码如下：
三、双亲委派机制
双亲委派机制，可以用一句话来说表达：任何一个类加载器在接到一个类的加载请求时，都会先让其父类进行加载，只有父类无法加载（或者没有父类）的情况下，才尝试自己加载。
双亲委派机制是java类加载器的一种工作模式，通过这种工作模式，java虚拟机将类文件加载到内存中，这样就保证了java程序能够正常的运行起来。JVM 并不是在启动时就把所有的.class文件都加载进来，而是程序在运行过程中用到了这个类才去加载。除了启动类加载器外，其他所有类加载器都需要继承抽象类ClassLoader，这个抽象类中定义了三个关键方法，理解清楚它们的作用和关系非常重要。
public abstract class ClassLoader {
//每个类加载器都有个父加载器
private final ClassLoader parent;
public Class loadClass(String name) {
//查找一下这个类是不是已经加载过了
Class c = findLoadedClass(name);
//如果没有加载过
if( c == null ){
//先委派给父加载器去加载，注意这是个递归调用
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name);
}else {
// 如果父加载器为空，查找Bootstrap加载器是不是加载过了
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
}
// 如果父加载器没加载成功，调用自己的findClass去加载
if (c == null) {
c = findClass(name);
}
return c；
}
protected Class findClass(String name){
//1. 根据传入的类名name，到在特定目录下去寻找类文件，把.class文件读入内存
...
//2. 调用defineClass将字节数组转成Class对象
return defineClass(buf, off, len)；
}
// 将字节码数组解析成一个Class对象，用native方法实现
protected final Class defineClass(byte[] b, int off, int len){
...
}
}
从上面的代码可以得到几个关键信息：
- JVM 的类加载器是分层次的，它们有父子关系，而这个关系不是继承维护（不是java中的extend继承），而是组合，每个类加载器都持有一个 parent 字段（private final ClassLoader parent;），指向父加载器。（AppClassLoader的parent是ExtClassLoader，ExtClassLoader的parent是BootstrapClassLoader，但是ExtClassLoader的parent=null。）
- defineClass 方法的职责是调用 native 方法把 Java 类的字节码解析成一个 Class 对象。
- findClass 方法的主要职责就是找到.class文件，并且把.class文件读到内存得到字节码数组，然后调用 defineClass 方法得到 Class 对象。子类必须实现findClass 。
- loadClass 方法的主要职责就是实现双亲委派机制：首先检查这个类是不是已经被加载过了，如果加载过了直接返回，否则委派给父加载器加载，这是一个递归调用，一层一层向上委派，最顶层的类加载器（启动类加载器）无法加载该类时，再一层一层向下委派给子类加载器加载。
双亲委派机制原理：
- 如果一个类加载器收到了要加载某个类的请求，它要做的首要事情不是直接去加载，而是将这个请求委托给父类的加载器去执行
- 如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器。
- 如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式。
四、为什么要双亲委派
双亲委派机制保证类加载器自下而上的委派，又自上而下的去加载类，这样可以保证每一个类在各个类加载器中都是同一个类。
一个非常明显的目的就是保证java官方的类库
例如类java.lang.Object，它存放在rt.jar之中，无论哪个类加载器要加载这个类，最终都是委派给启动类加载器加载，因此Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。
如果开发者自己开发开源框架，也可以自定义类加载器，利用双亲委派模型，保护自己框架需要加载的类不被应用程序覆盖。
五、总结
- java 的类加载，就是获取.class文件的二进制字节码数组并加载到 JVM 的方法区，并在 JVM 的堆区建立一个用来封装 java 类相关的数据和方法的java.lang.Class对象实例。
- java默认有的类加载器有三个，启动类加载器（BootstrapClassLoader），扩展类加载器（ExtClassLoader），应用程序类加载器（也叫系统类加载器）（AppClassLoader）。类加载器之间存在父子关系，这种关系不是继承关系，是组合关系。如果parent=null，则它的父级就是启动类加载器。启动类加载器无法被java程序直接引用。