深入理解Java类加载机制

在Java虚拟机的类加载过程中，有一个关键步骤是从外部源通过类的全限定名获取该类的二进制字节流。这一过程被设计为可由应用程序自行实现，从而提供了极大的灵活性。这种实现方式的代码模板被称为‘类加载器’。

从JVM的角度来看，类加载器主要分为两类：启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）和其他所有类加载器。启动类加载器使用C++编写，是JVM的一部分，主要用于加载核心类库。而其他类加载器则是用Java语言编写的，独立于JVM，并且都继承自抽象类java.lang.ClassLoader。

进一步细分，类加载器可以分为以下几种：

1. **启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）**：负责加载位于JAVA_HOME/lib目录下的核心类库，如rt.jar等。这类加载器不能被Java程序直接引用。
2. **扩展类加载器（Extension ClassLoader）**：负责加载位于JAVA_HOME/lib/ext目录下的扩展类库。
3. **应用程序类加载器（Application ClassLoader）**：也称作系统类加载器，负责加载应用程序的类路径（classpath）上指定的类库。如果未定义任何自定义类加载器，那么应用程序类加载器即为默认的类加载器。

类加载器遵循双亲委派模型，即当一个类加载器接收到类加载请求时，它会先将请求委托给其父类加载器处理。这一过程会一直递归到最顶层的启动类加载器。只有当父类加载器无法完成加载请求时，当前类加载器才会尝试自己加载。

下面是一个简单的自定义类加载器的实现示例，以及与默认加载器加载结果的对比：

```java
package classloadertest;

import java.io.InputStream;

public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {
public Class loadClass(String name) {
byte[] b = null;
try {
String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";
System.out.println(fileName);
InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
if (is == null) {
return super.loadClass(name);
}
b = new byte[is.available()];
is.read(b);
} catch (Exception e) {
}
return defineClass(name, b, 0, b.length);
}
};
Object obj = myLoader.loadClass("classloadertest.A").newInstance();
System.out.println(obj.getClass());
System.out.println(obj instanceof classloadertest.A);
}
}
```

运行上述代码的结果如下：

```
A.class
Object.class
class classloadertest.A
false
```

以上结果表明，自定义类加载器成功加载了一个名为`classloadertest.A`的类，但该实例并不被认为是`classloadertest.A`类型，这体现了不同的类加载器加载的类即使具有相同的名称，在Java虚拟机中也是被视为不同的类。