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类加载器（Class Loader）是Java虚拟机（JVM）的一部分，负责将Java类的二进制代码加载到内存中，并转换为可执行的Java字节码。它是Java语言的重要特性之一，为Java应用程序提供了动态加载和运行时扩展的能力。以下是对类加载器的详细解析：
类加载器的定义与作用
- 定义：类加载器是一个用来加载类文件的类，它工作在类加载过程中的加载这一步，通过类的全类名获得该类的二进制字节流然后加载到JVM。每个类都会有一个引用指向加载它的类加载器。
- 作用：负责将.class文件（存储的物理文件）加载到内存中，通过加载字节码数据放入内存转换成byte[]，接下来调用虚拟机底层方法将byte[]转换成方法区和堆中的数据。
类加载器的分类
类加载器通常可以分为以下三种：
启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：
- 由C++实现，是虚拟机的一部分。
- 主要负责加载JVM自身需要的类，即负责加载JAVA_HOME/jre/lib目录下的核心类库。
- 是最顶层的类加载器，没有父类加载器。
- 无法在Java代码中直接获取到。
扩展类加载器（Extension ClassLoader）：
- 由Java实现，具体实现类是sun.misc.Launcher$ExtClassLoader。
- 主要加载JAVA_HOME/jre/lib/ext目录中的类。
- 父类加载器是启动类加载器，但在Java代码中通过getParent()方法获取其父类加载器会返回null，因为启动类加载器不是Java实现的。
应用程序类加载器（Application ClassLoader）：
- 也称为系统类加载器（System ClassLoader），由Java实现，具体实现类是sun.misc.Launcher$AppClassLoader。
- 主要加载classpath下的类，包括用户自定义的类以及第三方Jar包中的类。
- 父类加载器是扩展类加载器。
类加载的过程
类加载过程分为加载、链接、初始化三个阶段，其中链接过程又细分为验证、准备、解析三个步骤。
- 加载：将类的二进制数据流解析为方法区内的数据结构（Java类模型），并创建java.lang.Class类的实例，表示该类型。
- 验证：确保Class文件字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身安全。
- 准备：为类的类变量（被static修饰的变量）分配内存，并设置默认初始化值。
- 解析：将类的二进制数据流中的符号引用替换为直接引用。
- 初始化：根据程序员通过程序制定的主观计划去初始化类变量和其他资源。对类的静态变量、静态代码块执行初始化操作。如果初始化一个类的时候，其父类尚未初始化，则优先初始化其父类。
类加载器的加载机制
类加载器使用一种称为双亲委派模型（Parent Delegation Model）的机制来加载类。该模型根据一定的规则将类加载的任务委派给父加载器，直到最终委派给启动类加载器进行加载。如果父加载器无法加载该类，才由当前加载器自行加载。这种机制保证了类的加载是从上到下的，避免了重复加载和类的版本冲突问题。同时，通过双亲委派机制，JVM可以对类加载的层次结构进行管理和控制，从而确保类的安全性。
五、类加载器的应用场景
- 企业级应用：在大型企业级应用中，可能需要使用到不同的类加载器来加载不同来源的类，以实现类的隔离和动态加载。
- SPI机制：Java的SPI（Service Provider Interface）机制允许服务提供者通过配置文件来提供服务的实现类，而服务的使用者则通过类加载器来加载这些实现类。
- 类的热部署：在一些应用场景中，可能需要在不重启应用的情况下动态地替换某些类。这时可以使用自定义类加载器来实现类的热部署。
- Tomcat类的隔离：在Tomcat等Web服务器中，为了实现不同Web应用之间的类隔离，通常会为每个Web应用分配一个独立的类加载器。
自定义类加载器
用户可以通过继承java.lang.ClassLoader类来自定义类加载器，需要重写findClass方法，实现自定义类加载规则。自定义类加载器可以灵活加载类，实现各种特定需求，比如从网络下载类文件、解密等。