簡介類別載入器

Java在需要使用類別的時候，才會將類別載入，Java的類別載入是由類別載入器（Class loader）來達到的。

在文字模式下執行java XXX指令後，java執行程式會嘗試找到JRE安裝的所在目錄，然後尋找jvm.dll（預設是在JRE目錄下bin\client目錄中），接著啟動JVM並進行初始化動作，接著產生Bootstrap Loader，Bootstrap Loader會載入Extended Loader，並設定Extended Loader的parent為Bootstrap Loader，接著Bootstrap Loader會載入System Loader，並將System Loader的parent設定為Extended Loader。

Bootstrap Loader通常由C撰寫而成；Extended Loader是由Java所撰寫而成，如果是Sun JDK，實際是對應於sun.misc.Launcher\$ExtClassLoader（Launcher中的內部類別）；System Loader是由Java撰寫而成，實際對應於sun.misc. Launcher\$AppClassLoader（Launcher中的內部類別）。

Bootstrap Loader會搜尋系統參數sun.boot.class.path中指定位置的類別，預設是JRE所在目錄的classes下之.class檔案，或lib目錄下.jar檔案中（例如rt.jar）的類別並載入。可以使用System.getProperty("sun.boot.class.path")陳述來顯示sun.boot.class.path中指定的路徑，例如在我的電腦中顯示的是以下的路徑：

C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_16\jre\lib\resources.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_16\jre\lib\rt.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_16\jre\lib\sunrsasign.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_16\jre\lib\jsse.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_16\jre\lib\jce.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_16\jre\lib\charsets.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_16\jre\classes

Extended Loader（sun.misc.Launcher\$ExtClassLoader）是由Java撰寫而成，會搜尋系統參數java.ext.dirs中指定位置的類別，預設是JRE目錄下的lib\ext\classes目錄下的.class檔案，或lib\ext目錄下的.jar檔案中的類別並載入。可以使用System.getProperty("java.ext.dirs")陳述來顯示java.ext.dirs中指定的路徑，例如在我的電腦中顯示的是以下的路徑：

C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_16\jre\lib\ext;
C:\Windows\Sun\Java\lib\ext

System Loader（sun.misc.Launcher\$AppClassLoader）是由Java撰寫而成，會搜尋系統參數java.class.path中指定位置的類別，也就是Classpath所指定的路徑，預設是目前工作路徑下的.class檔案。可以使用System.getProperty("java.class.path")陳述來顯示java.class.path中指定的路徑，在使用java執行程式時，也可以加上-cp來覆蓋原有的Classpath設定。

Bootstrap Loader會在JVM啟動之後產生，之後它會載入Extended Loader並將其parent設為Bootstrap Loader，然後Bootstrap Loader再載入System Loader並將其parent設定為 ExtClassLoader，接著System Loader開始載入您指定的類別，在載入類別時，每個類別載入器會先將載入類別的任務交由其parent，如果parent找不到，才由自己負責載入，所以在載入類別時，會以Bootstrap Loader→Extended Loader→System Loader的順序來尋找類別，如果都找不到，就會丟出 NoClassDefFoundError。

類別載入器在Java中是以java.lang.ClassLoader型態存在，每一個類別被載入後，都會有一個Class的實例來代表，而每個Class的實例都會記得自己是由哪個ClassLoader載入的，可以由Class的 getClassLoader()取得載入該類別的ClassLoader，而從ClassLoader的getParent()方法可以取得自己的 parent。

假設你有個自訂的SomeClass，則類別載入器之間的關係是：

如果你寫個程式來顯示這個關係：
    // 取得SomeClass的Class實例
    Class c = Class.forName("SomeClass");
    // 取得ClassLoader
    ClassLoader loader = c.getClassLoader();
    System.out.println(loader);
    // 取得父ClassLoader
    System.out.println(loader.getParent());
    // 再取得父ClassLoader
    System.out.println(loader.getParent().getParent());

則顯示的結果順序是：

sun.misc.Launcher\$AppClassLoader@19821f
sun.misc.Launcher\$ExtClassLoader@addbf1
null

SomeClass 是個自訂類別，你在目前的工作目錄下執行程式，首先AppClassLoader會將載入類別的任務交給ExtClassLoader，而 ExtClassLoader會將載入類別的任務交給Bootstrap Loader，由於Bootstrap Loader在它的路徑設定（sun.boot.class.path）下找不到類別，所以由ExtClassLoader來試著尋找，而 ExtClassLoader在它的路徑設定（java.ext.dirs）下也找不到類別，所以由AppClassLoader來試著尋找， AppClassLoader最後在Classpath（java.class.path）設定下找到指定的類別並載入。

載入 SomeClass的ClassLoader是AppClassLoader，而AppClassLoader的parent是 ExtClassLoader，而ExtClassLoader的parent是null，null並不是表示ExtClassLoader沒有設定 parent，而是因為Bootstrap Loader通常由C所撰寫而成，在Java中並沒有一個實際的類別來表示它，所以才會顯示為null。

如果把SomeClass的.class檔案移至JRE目錄下的lib\ext\classes下，並重新（於任何目錄下）執行程式，你會看到以下的訊息：

sun.misc.Launcher\$ExtClassLoader@addbf1
null
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at Main.main(Main.java:12)

由於SomeClass這次可以在ExtClassLoader的設定路徑下找到，所以會由ExtClassLoader來載入SomeClass類別，而 ExtClassLoader的parent顯示為null，指的是它的parent是由C撰寫而成的Bootstrap Loader，因為沒有實際的Java類別而表示為null，所以再由null上嘗試呼叫getParent()方法就會丟出 NullPointerException例外。

如果再把SomeClass的.class檔案移至JRE目錄下的classes目錄下，並重新（於任何目錄下）執行程式，您會看到以下的訊息：

null
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at Main.main(Main.java:10)

由於SomeClass這次可以在Bootstrap Loader的設定路徑下找到，所以會由Bootstrap Loader來載入SomeClass類別，Bootstrap Loader通常由C撰寫而成，在Java中沒有一個實際的類別來表示，所以顯示為null，因為表示為null，所以再由null上嘗試呼叫 getParent()方法就會丟出NullPointerException例外。

取得ClassLoader的實例之後，可以使用它的loadClass()方法來載入類別，使用loadClass()方法載入別時，不會執行靜態區塊，靜態區塊的執行會等到真正使用類別來建立實例時。