类加载器负责把类的字节码加载到 JVM 中。对 JVM 来说，一个类不仅由全限定类名决定，还由加载它的类加载器共同决定。

1. 类加载器的作用

类加载器主要负责：

• 定位 class 字节码。
• 读取 class 字节流。
• 定义 Class 对象。
• 参与类隔离。

同一个类文件，如果由两个不同类加载器加载，在 JVM 中会被认为是两个不同的类。

2. 常见类加载器

Java 8 中常见类加载器：

• Bootstrap ClassLoader：启动类加载器。
• Extension ClassLoader：扩展类加载器。
• Application ClassLoader：应用类加载器。

Java 9 引入模块系统后，扩展类加载器被平台类加载器替代：

• Bootstrap ClassLoader。
• Platform ClassLoader。
• Application ClassLoader。

3. Bootstrap ClassLoader

启动类加载器负责加载核心类库，例如 java.lang.String、java.lang.Object 等。

它通常由 C/C++ 实现，在 Java 层面获取父加载器时可能显示为 null。

System.out.println(String.class.getClassLoader()); // null

4. Platform ClassLoader

平台类加载器负责加载平台模块中的类。

Java 9 之后，模块系统改变了类库组织方式，Platform ClassLoader 承担了原扩展类加载器的一部分角色。

5. Application ClassLoader

应用类加载器负责加载应用 classpath 或 module path 中的类。

System.out.println(MyClass.class.getClassLoader());

普通业务类通常由应用类加载器加载。

6. 自定义类加载器

可以继承 ClassLoader 实现自定义加载逻辑。

常见场景：

• 插件系统。
• 热部署。
• 类隔离。
• 加密 class 解密加载。
• 字节码动态生成。

一般重写 findClass，而不是直接重写 loadClass，以避免破坏双亲委派。

7. 类加载器隔离

类的唯一性由类加载器和类全限定名共同决定。

Class identity = ClassLoader + package.ClassName

这解释了为什么有时明明类名一样，却会出现：

ClassCastException: A cannot be cast to A

因为两个 A 可能由不同类加载器加载。

8. 类加载器层次图

Bootstrap ClassLoader
        ▲
        │
Platform ClassLoader
        ▲
        │
Application ClassLoader
        ▲
        │
Custom ClassLoader

这里的父子关系不是 Java 继承关系，而是加载委派关系。一个类加载器通常保存父加载器引用，加载类时先委派给父加载器。

9. 类加载器命名空间

JVM 判断两个类是否相同，需要同时看：

类全限定名 + 定义类加载器

例如：

loaderA 加载 com.example.User
loaderB 加载 com.example.User

这两个 User 在 JVM 中不是同一个类，即使字节码完全一样。

这也是插件系统能实现依赖隔离的基础。

10. loadClass 和 findClass

自定义类加载器时常见两个方法：

方法	作用
loadClass	类加载入口，默认实现包含双亲委派逻辑
findClass	当前加载器真正查找并定义类的位置

一般建议重写 findClass，不要轻易重写 loadClass。如果重写 loadClass，很容易破坏双亲委派，导致核心类安全或依赖隔离问题。

11. 自定义类加载器流程

loadClass("com.example.Plugin")
 │
 ├─ 检查是否已经加载
 │
 ├─ 委派父加载器加载
 │
 └─ 父加载器失败
      └─ findClass()
          ├─ 读取字节码
          ├─ defineClass()
          └─ 返回 Class 对象

12. 开发中常见问题

12.1 为什么 Spring Boot fat jar 也涉及类加载器

Spring Boot 可执行 jar 中依赖嵌套在 jar 内部，标准 URLClassLoader 不能直接按普通目录读取所有嵌套 jar，因此 Spring Boot 使用自己的加载机制处理嵌套 jar。

12.2 为什么热部署容易内存泄漏

热部署通常通过丢弃旧类加载器、创建新类加载器实现。如果旧类加载器仍被线程、静态变量、ThreadLocal、驱动注册表等引用，它加载的所有类都无法卸载。

13. Tips 快问快答

Q：String.class.getClassLoader() 为什么是 null？

A：String 由 Bootstrap ClassLoader 加载，启动类加载器在 Java 层通常用 null 表示。

Q：类加载器父子关系是继承吗？

A：不是，是委派关系。子加载器持有父加载器引用。

Q：为什么同名类不能互相强转？

A：如果由不同类加载器定义，它们在 JVM 类型系统中就是不同类型。

Q：自定义类加载器最常见用途是什么？

A：插件化、热部署、类隔离、加密 class 加载、动态字节码生成。

14. 总结

类加载器不仅负责加载类，还负责类隔离和命名空间管理。理解类加载器，是理解应用服务器、插件化、SPI、框架冲突、热部署和 classpath 问题的前提。