了解Java ClassLoader層次結構

Java 類加載機制的核心是類加載器的層次結構與雙親委派模型。 1. Bootstrap ClassLoader 負責加載JVM 核心類；2. Extension ClassLoader 加載Java 擴展類庫；3. Application ClassLoader 加載應用程序類路徑上的類。類加載時遵循雙親委派模型，即類加載請求會優先委託給父類加載器，只有父類無法加載時才由子類嘗試加載，以此避免類重複加載並保障安全性。自定義類加載器可用於熱部署、模塊化加載等場景，通常繼承ClassLoader 並重寫findClass() 方法，若需打破雙親委派則可重寫loadClass()。此外，類加載器在Web 容器中實現類隔離，線程上下文類加載器則用於特定場景如JDBC 驅動加載。理解類加載機制有助於排查類衝突、優化插件系統和熱部署方案。

Java 的類加載機制是JVM 中非常核心的一部分，而類加載器（ClassLoader）的層次結構又是其中的關鍵。理解ClassLoader 的層級關係，有助於排查類加載問題、避免類衝突，甚至在開發插件系統或熱部署方案時也能派上用場。

Java ClassLoader 的三大角色

Java 中的類加載器並不是只有一個，而是有三個主要的內置類加載器，它們構成了一個父子層級結構：

• Bootstrap ClassLoader ：負責加載JVM 自帶的核心類，比如java.lang.Object ，通常這些類位於rt.jar中。它是由C 實現的，並不是Java 類。
• Extension ClassLoader ：負責加載Java 的擴展類庫，一般位於jre/lib/ext目錄下或者由java.ext.dirs指定的位置。
• Application ClassLoader（也叫System ClassLoader） ：負責加載應用程序類路徑（classpath）上的類，是我們最常打交道的類加載器。

這三個類加載器之間形成了一個“樹狀”結構，Bootstrap 是根節點，Extension 是它的子節點，Application 又是Extension 的子節點。

雙親委派模型是怎麼運作的？

Java 的類加載遵循一個叫做“雙親委派模型（Parent Delegation Model）”的機制。簡單來說，當一個類加載器收到加載類的請求時，它不會自己先加載，而是把這個請求委託給它的父類加載器去完成，直到最頂層的Bootstrap ClassLoader。

只有當父類加載器無法完成加載任務（比如找不到對應的類）時，才由當前類加載器嘗試加載。

這個機制的好處主要有兩個：

• 避免類重複加載：同一個類只會被加載一次，且由盡可能高級的類加載器來完成。
• 保證類的安全性：防止用戶自定義類冒充核心類庫中的類，比如你寫了一個java.lang.String ，但因為雙親委派的存在，JVM 會優先使用Bootstrap 加載的版本，從而避免安全風險。

舉個例子：當你在代碼中使用new String()時，JVM 會通過Application ClassLoader 去加載java.lang.String ，但它會先把任務交給自己的父類Extension ClassLoader，再往上交給Bootstrap ClassLoader。最終Bootstrap 成功從rt.jar 中加載了這個類，整個過程結束。

自定義類加載器的常見用途和注意事項

有時候我們會需要自定義ClassLoader，比如實現熱部署、模塊化加載、加密類文件等。自定義類加載器一般繼承java.lang.ClassLoader ，並重寫findClass()方法。

需要注意的是，如果你希望遵循雙親委派模型，就不要隨便重寫loadClass()方法；如果你想打破這種模型（比如OSGi 或某些熱更新框架），那就可以通過重寫loadClass()來實現自己的加載邏輯。

幾個關鍵點：

• 如果你要實現類隔離（比如不同模塊加載各自的類而不互相干擾），就需要設計好類加載器之間的關係。
• 在Web 容器（如Tomcat）中，每個Web 應用都有自己的類加載器，這樣可以避免不同應用之間的類衝突。
• 使用線程上下文類加載器（Thread Context ClassLoader）可以在某些場景下繞過默認的類加載器鏈，比如JDBC 驅動加載時就會用到它。

總結一下

類加載器的層級結構和雙親委派機制是Java 平台的重要基礎之一。雖然大多數時候我們不需要直接操作ClassLoader，但在遇到類加載異常、類衝突等問題時，理解這套機制能幫我們更快定位問題。同時，在一些高級應用場景中，合理利用類加載機制還能帶來靈活性和擴展性。

基本上就這些，不復雜但容易忽略細節。

以上是了解Java ClassLoader層次結構的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！