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）。 // 类加载器是一段代码

类与类加载器

对于任意一个类，都必须由加载它的类加载器和这个类本身一起共同确立其在 Java 虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间

image-20231207202637272

被不同的类加载器所加载的同一个.Class文件，在 Java 虚拟机中是两个互相独立的类，使用 instanceof 进行比较时 或 做对象所属类型检 查时，结果会返回 false

双亲委派模型

Java 虚拟机视角下的两种类加载器：

1
2
3
4
5
6
flowchart LR
    a[类加载器]
    b1[启动类加载器]
    b2[其他所有的类加载器]
    a--ob1
    a--ob2

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：使用 C++语言实现，是虚拟机自身的一部 分

其他所有的类加载器：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

三层类加载器

  • 启动类加载器 （Bootstrap ClassLoader）

    负责加载 存放在 \lib 目录，或者被-Xbootclasspath 参数所指定的路径中存放的， 而且是 Java 虚拟机能够识别的

  • 扩展类加载器 （Extension ClassLoader）

    它负责加载 \lib\ext 目录中，或者被 java.ext.dirs 系统变量所指定的路径中所有的类 库

  • 应用程序类加载器 （Application ClassLoader）

    负责加载用户类路径（ClassPath）上所有的类库

双亲委派模型

image-20231207225619655

双亲委派模型要求除了顶层 的启动类加载器外，其余的类加载器都应有自己的父类加载器。不过这里类加载器之间 的父子关系一般不是以继承（Inheritance）的关系来实现的，而是通常使用组合 （Composition）关系来复用父加载器的代码。

工作过程：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会 自己去尝试加载这个类，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送到最顶层的启动类加载器中，只有 当父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， 子加载器才会尝试自己去完成加载。

优点：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，保证 Java 程序的稳定运作

Java 模块化系统

JDK9引入，Java 模块化系统（Java Platform Module System，JPMS）

模块化的关键目标——可配置的封装隔离机 制

模块概念

以下是一些关于Java模块的基本概念：

  1. 模块描述文件 (module-info.java): 模块由一个特殊的文件module-info.java定义，该文件位于模块的根目录下。这个文件包含了模块的声明、依赖关系和其他元数据。

    1
    2
    3
    4
    5
    javaCopy codemodule com.example.mymodule {
        requires some.other.module;
        exports com.example.mymodule.package1;
        exports com.example.mymodule.package2;
    }

    上述例子中，com.example.mymodule 模块声明了对 some.other.module 模块的依赖，同时导出了两个包 com.example.mymodule.package1 和 com.example.mymodule.package2。

  2. 依赖性管理: 模块系统引入了明确的依赖关系，开发人员需要在module-info.java文件中声明他们的模块依赖于哪些其他模块。这取代了之前的类路径（classpath）的方式，提供了更清晰、更安全的依赖性管理。

    1
    2
    3
    javaCopy codemodule com.example.mymodule {
        requires some.other.module;
    }

  3. 导出和封装: 模块系统允许开发人员选择性地导出模块中的包，以使其对其他模块可见。这有助于实现更好的封装和隔离，减少了不必要的访问权限。

    1
    2
    3
    4
    javaCopy codemodule com.example.mymodule {
        exports com.example.mymodule.package1;
        exports com.example.mymodule.package2;
    }

  4. 命名空间的隔离: 模块系统引入了一种新的命名空间，使得不同模块中的相同包名不会发生冲突。这有助于解决类路径下的一些常见问题，例如JAR包之间的冲突。

  5. 模块路径 (module path): 模块使用模块路径来替代传统的类路径。在启动Java应用程序时，开发人员可以通过--module-path选项指定包含模块的路径，模块系统会根据这个路径来加载和组织模块。

    1
    2
    bashCopy code
    java --module-path /path/to/modules -m com.example.mymodule/com.example.mymodule.Main

  6. 模块化JAR (JMOD): Java模块系统引入了模块化JAR，这是一种新的JAR文件格式，用于支持模块化的打包和分发。

Java模块系统带来了许多优势，包括更好的封装性、可维护性和安全性。然而，在使用模块时，开发人员需要更加注意依赖关系的声明、模块的导出和其他模块系统的新特性。

优势

  • 解决了JDK 9 之前基于类路径（ClassPath）来查找依赖 的可靠性问题，在虚拟机启动时就可以检验出依赖关系在运行期是否完整
  • 解决了原来类路径上跨 JAR 文件的 public 类型的可访问性 问题，模块提供了更精细的可访问性控制，必须明确声明其中哪一些 public 的类型可以被 其他哪一些模块访问

模块化下的类加载器

是扩展类加载器（Extension Class Loader）被平台类加载器（Platform Class Loader）取代