LoadClass详解

一、LoadClass的概念

LoadClass是Java中的一个类加载器，它的主要功能是将二进制字节流加载到JVM中，并将其转换成Java类对象。它具有以下特点：

1. 面向对象：LoadClass是一个Java对象，它拥有类对象实例化所需的所有信息。

2. 分层次性质：LoadClass采用了分层次的架构模式，其顶层3个classloader分别为引导类(classpath路径下的jre/lib文件夹下面的jar包)，扩展类（classpath路径下的jre/extend/lib文件夹下面的jar包）以及系统类(classpath路径下设置的自己的class路径)，对于一个class，先从引导类加载器(classpath路径下的jre/lib文件夹下面的jar包)查找，如果找不到，在到扩展类加载器(classpath路径下的jre/extend/lib文件夹下面的jar包)查找，如果还找不到则到系统类加载器(classpath路径下设置的自己的class路径)查找。

3. 双亲委派机制：LoadClass在加载类的时候，会按照双亲委派模型的方式，将加载请求传递到其父级classloader中查找。如果父级classloader能够找到该类，并且类的权限验证通过，则直接返回该类的Class对象。否则，依次向上委派直到JVM的顶层classloader，如果还是没找到，则使用自己的findClass方法查找并返回Class对象。这种机制可以保证应用程序的安全性，避免类的重复加载。

二、LoadClass的使用

LoadClass的主要作用是在运行时加载指定的类，并返回该类的Class对象。它的使用方法如下：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        ClassLoader c = Test.class.getClassLoader();
        Class clazz = c.loadClass("com.example.demo.ClassName");
        System.out.println(clazz.getName());
    }
}

在以上代码中，我们通过类的getClasLoader()方法获取了Test类的类加载器，然后调用其loadClass()方法加载指定的类，最后通过Class对象获取到该类的名称。需要注意的是，这里的参数是类的全路径名。

三、LoadClass的继承关系

LoadClass的继承关系比较复杂，如下图所示：

其中，ClassLoader类是所有Java类加载器的父类，定义了加载类的基本方法，最基础的loadClass()方法在其中定义。

BootstrapClassLoader是Java虚拟机的启动类加载器，它主要从jre目录下的lib/rt.jar文件中加载核心类（如java、javax等）。由于它是使用C++编写的，因此无法在Java代码中显示引用。

ExtensionClassLoader是Java虚拟机的扩展类加载器，它从jre目录下的lib/ext文件夹中加载扩展类。也可以通过-Djava.ext.dirs指定其他目录。

SystemClassLoader是Java虚拟机的系统类加载器，它从CLASSPATH中指定的路径中加载用户类，也可以指定通过-Djava.class.path指定路径。

自定义加载器包括AppClassLoader、PluginClassLoader等，使用时需要自己编写相应的代码，并继承ClassLoader类。

四、LoadClass的常见问题

1. 类加载器的双亲委派机制存在某些隐患，可能导致某些类加载失败。

2. 类加载器的继承关系过于复杂，且在Java 9之前存在一定的限制（JDK 9时引入了模块化系统，对类加载器进行重构）。

3. 对于一些特殊的类加载器，如OSGI BundleClassLoader，其获取到的ClassLoader对象并不是系统的ClassLoader，该Loader无法访问到系统的ClassLoader。

4. 在类加载的委派机制中，若父ClassLoader为空，则由BootstrapClassLoader加载，虽然这样不会影响程序运行，但扩展性相对较差。

以上问题，在具体使用时需要考虑清晰。

五、LoadClass的优化

由于LoadClass在类加载时需要查找和验证类，因此其性能较慢。常见的优化方式包括类的预加载和JIT编译。

1. 类的预加载：在应用程序启动时，将常用的类提前加载到内存中，避免了在程序运行过程中去查找类。这样每次在运行时加载，就会比较快了。

2. JIT编译：JIT即“Just-In-Time”编译器，它会将热点代码编译成本地代码，提高了程序的执行速度。我们可以通过添加JIT编译命令来进行优化。

java -XX:+PrintCompilation -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintInlining -XX:MaxInlineSize=3 Main

以上是在运行Java程序时，添加JIT编译命令的示例，其中-XX:+PrintCompilation表示打印程序中被JIT编译的方法，-XX:MaxInlineSize指定方法内联的最大尺寸。

六、小结

LoadClass是Java中的一个类加载器，其主要功能是将二进制字节流加载到JVM中，并将其转换成Java类对象。它具有面向对象、分层次和双亲委派的特性。其使用方法是调用ClassLoader的loadClass()方法加载指定的类，并返回该类的Class对象。在继承关系上，LoadClass的父类是ClassLoader，其子类包括BootstrapClassLoader、ExtensionClassLoader和SystemClassLoader等。由于LoadClass在类加载时需要查找和验证类，因此可以通过类的预加载和JIT编译进行优化。