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ClassLoader, JavaAgent, Aspectj Weaving一站式扫盲帖

最近工作里复习的Class Loader基础知识集锦，写下来希望对别人有帮助，而且不止是为了撂倒面试官。

为了尽量简单明了容易背，有些部分写得比较干。

0. 参考资料：

书：《深入了解Java虚拟机》、《实战Java虚拟机》
规范： Java语言规范第12章
源码： OpenJDK 7 的Java及C代码( class.c , classloader.c，jvm.cpp)

1. Class装载的三个阶段

1.1 载入 (Load)

从Class文件或别的什么地方载入一段二进制流字节流，把它解释成永久代里的运行时数据结构，生成一个Class对象。

1.2 链接 (Resolve)

将之前载入的数据结构里的符号引用表，解析成直接引用。

中间如果遇到引用的类还没被加载，就会触发该类的加载。

可能JDK会很懒惰的在运行某个函数实际使用到该引用时才发生链接，也可能在类加载时就解析全部引用。

1.3 初始化 (Initniazle)

初始化静态变量，并执行静态初始化语句。

2. Class装载的时机

ClassLoader.loadClass()
前文所说的链接时触发的装载
Class.forName() 等java.lang.reflect反射包
new 构造对象
初始化子类时，会同时初始化父类
访问类的静态变量或静态方法（但static final的常量除外，此君在常量池里)

本质上，也是很懒惰的按需加载的，由于类装载的Lazy和前面解释引用的Lazy，所以Jar包里有时候有些类用到的了没在Class Path里的其他类，也能人品爆发的照跑不误。

除了1，其他几种方式默认都到达类装载的初始化阶段。

3. ClassLoader.loadClass() 与 Class.forName()

ClassLoader.loadClass(String name, boolean resolve)，其中resolve默认为false，即只执行类装载的第一个阶段。

Class.forName(String name, boolean initialize, ClassLoader loader)，其中initialize默认为true，即执行到类装载的第三个阶段。

4. ClassNotFoundException 和 NoClassDefFoundError

ClassLoader.loadClass() 与 Class.forName() 找不到类定义的二进制流时抛出ClassNotFoundException。

链接阶段解释引用失败，找不到引用的类时抛出NoClassDefFoundError。

5. ClassLoader及双亲委派机制

ClassLoader.loadClass()的标准流程:

findLoadedClass() 查看类是否已加载
如果不存在，则调用parent loader的loadClass()
如果不存在，调用findClass() 在本ClassLoader的ClassPath里加载该类

所谓双亲委派机制，就是先从parent loader开始查找，找不到了才用自己的findClass()函数去查找，兼顾了效率：避免重复加载，当父亲已经加载了该类的时候，就没有必要子ClassLoader再加载一次，和安全，避免子类乱加载。

而OSGI或SPI或热替换方案，则需要破坏这个双亲委托，先调用自己的findClass()。

findClass() 是各个ClassLoader各自实现，各显神通的地方，从各种奇葩地方载入Class二进制字节流。

但最后都会调用defineClass()，传入二进制字节流，返回Class对象。留意此处，呆会AspectJ的时候会回到这里。

在JDK6，loadClass()很过分的定义了方法级的synchronized ，在JDK7改成一个以Class Name作Key的 parallelLockMap，增强了并行加载不同Class的能力。

6. System ClassLoader 与 Thread Context Classloader

有时候，看到错误日志说张三不是张三，包名类名一样但instanceof 死活返回 false，唯一原因是它们由两个不同的ClassLoader加载。

默认的Bootstrap(加载jdk的lib目录)，Extension(加载jdk的lib/ext目录)，Application(加载启动时定义的classpath)三层ClassLoader机制不再重复。

平时用ClassLoader.getSystemClassLoader()就可以得到sun.misc.Launcher$ApplicationClassLoader 这个Application ClassLoader。

在类A里加载类B，默认使用加载了类A的Loader。但，也有特殊情况，比如JDBC加载driver时的机制，需要在父ClassLoader（JDBC属于JDK一部分）里根据配置反射创建jdbc driver的数据实现类，Sun设计了一个特殊方案－－Thread Context Class Loader。

JAXB(比如要在Jar包里找xsd schema文件的时候)也使用了它，所以用到它们时就要注意Thread Context ClassLoader的设置，可以用代码随时设置current thread的loader，也可以用自定义的ThreadFactory在创建线程时设置，它默认是父线程的loader，如果都没设置就是 System ClassLoader。