Java 类加载机制（一）：类加载的基本机制和过程

热部署。在不重启 Java 程序的情况下，动态替换类的实现，比如 Java Web 开发中的 JSP 技术就利用自定义的 ClassLoader 实现修改 JSP 代码即生效；OSGI(Open Service Gateway Initiative) 框架使用自定义的 ClassLoader 实现动态更新
应用的模块化和互相隔离。不同的 ClassLoader 可以加载相同的类但互相隔离、互不影响。Web 应用服务器如 Tomcat 利用这一点在一个程序中管理多个 Web 应用程序，每个 Web 应用使用自己的 ClassLoader ，这些 Web 应用互不干扰。OSGI 和 Java 9 利用这一点实现了一个动态模块化架构，每个模块有自己的 ClassLoader，不同模块可以互不干扰
从不同地方灵活加载。系统默认的 ClassLoader 一般从本地的 .class 文件或 jar 文件中加载字节码文件，通过自定义的 ClassLoader，我们可以从共享的 Web 服务器、数据库、缓存服务器等其他地方加载字节码文件

运行 Java 程序，就是执行 java 这个命令，指定包含 main() 方法的完整类名，以及一个 classpath，即类路径。类路径可以有多个，对于直接的 class 文件，路径是 class 文件的根目录；对于 jar 包，路径是 jar 包的完整名称（包括路径和 jar 包名）
Java 运行时，会根据类的完全限定名寻找并加载类，寻找的方式基本就是在系统类和指定的类路径中寻找。如果是 class 文件的根目录，则直接查看是否有对应的子目录及文件；如果是 jar 文件，则首先在内存中解压文件，然后再查看是否有对应的类
负责加载类的类就是类加载器，它的输入是完全限定的类名，输出是 Class 对象。类加载器不是只有一个，一般程序运行时，都会有三个（适用于 Java 9 之前，Java 9 引入了模块化，基本概念是类似的，但有一些变化）

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）
- 这个加载器是 JVM 实现的一部分，不是 Java 语言实现的，一般是 C++ 实现的
- 它负责加载 Java 的基础类，主要是 <JAVA_HOME>/lib/rt.jar，我们日常用的 Java 类库比如 Spring、ArrayList 等都位于该包内
扩展类加载器（Extension ClassLoader）
- 这个加载器的实现类是 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
- 它负责加载 Java 的一些扩展类，一般是 <JAVA_HOME>/lib/ext 目录中的 jar 包
应用程序类加载器（Application ClassLoader）/系统类加载器（System ClassLoader）
- 这个加载器的实现类是 sun.misc.Launcher$AppClassLoader
- 它负责加载应用程序的类，包括自己写的和引入的第三方的类库，即所有在类路径中指定的类

这三个类加载器有一定的关系，可以认为是父子关系
Application ClassLoader 的父亲是 Extension ClassLoader，Extension ClassLoader 的父亲是 Bootstrap ClassLoader
注意不是父子继承关系，而是父子委派关系。子 ClassLoader 有一个变量 parent 指向父 ClassLoader，在子 ClassLoader 加载类时，一般会首先通过父 ClassLoader 加载

判断是否已经加载过了，如果加载过了，直接返回 Class 对象。一个类只会被一个 ClassLoader 加载一次
如果没有被加载，先让父 ClassLoader 去加载，如果加载成功，返回得到的 Class 对象
在父 ClassLoader 没有加载成功的前提下，自己尝试加载类
一个程序运行时，会创建一个 Application ClassLoader，在程序中用到 ClassLoader 的地方，如果没有指定，一般用的都是这个 ClassLoader。所以，这个 ClassLoader 也被称为系统类加载器（System ClassLoader）

这样可以避免 Java 类库被覆盖的问题，保证类加载的唯一性和一致性
- 比如，用户程序也定义了一个类 java.lang.String，通过双亲委派，java.lang.String 只会被 Bootstrap ClassLoader 加载
- 这就避免了自定义的 String 覆盖 Java 类库的定义

自定义的加载顺序：尽管不被建议，自定义的 ClassLoader 可以不遵从双亲委派这个约定。不过，即使不遵从，以 java 开头的类也不能被自定义类加载器加载，这是由 Java 的安全机制保证的，以避免混乱
网状加载顺序：在 OSGI 框架和 Java 9 模块化系统中，类加载器之间的关系是一个网，每个模块有一个类加载器，不同模块之间可能有依赖关系。在一个模块加载一个类时，可能是从自己模块加载，也可能是委派给其他模块的类加载器加载
父加载器委派给子加载器加载：典型的例子有 JNDI(Java Naming and Directory Interface) 服务，它是 Java 企业级应用中的一项服务