论述题 1.  描述Java类加载器的原理及其组织结构。
【正确答案】Java语言是一种具有动态性的解释型语言,类只有被加载到JVM中后才能运行。当运行程序时,JVM会将编译生成的.class文件按照需求和一定的规则加载到内存中,并组织成为一个完整的Java应用程序。这个加载过程是由加载器来完成的,具体而言,就是由ClassLoader和它的子类来实现的。类加载器本身也是一个类,其实质是把类文件从硬盘读取到内存中。
   类的加载方式分为隐式装载与显式装载两种。隐式装载指的是程序在使用new等方式创建对象的时候,会隐式地调用类的加载器把对应的类加载到JVM中。显式装载指的是通过直接调用class-forName()方法来把所需的类加载到JVM中。
   任何一个工程项目都是由许多个类组成的,当程序启动时,只把需要的类加载到JVM中,其他的类只有被使用到的时候才会被加载,采用这种方法,一方面可以加快加载速度,另一方面可以节约程序运行过程中对内存的开销。此外,在Java语言中,每个类或接口都对应一个.class文件,这些文件可以被看成是一个个可以被动态加载的单元,因此,当只有部分类被修改的时候,只需要重新编译变化的类即可,而不需要重新编译所有的文件,因此,加快了编译速度。
   在Java语言中,类的加载是动态的,它并不会一次性将所有类全部加载后再运行,而是保证程序运行的基础类(例如基类)完全加载到JVM中,至于其他类,则在需要的时候才加载。在Java语言中,可以把类分为三类:系统类、扩展类和自定义类。Java语言针对这三种不同的类提供了三种类型的加载器,这三种加载器的关系如下:
   Bootstrap Loader -负责加载系统类(jre/lib/rt.jar的类)
   |
   --ExtClassLoader -负责加载扩展类(jar/lib/ext/*.jar的类)
   |
   --AppClassLoader -负责加载应用类(classpath指定的目录或jar中的类)
   以上这三个类是怎么协调工作来完成类的加载呢?其实,它们是通过委托的方式实现的。具体而言,就是当有类需要被加载时,类装载器会请求父类来完成这个载入工作,父类会使用其自己的搜索路径来搜索需要被载入的类,如果搜索不到,才会由子类按照其搜索路径来搜索待加载的类。下例可以充分说明加载器的工作原理。
   public class TestLoader
   {
   public static void main(String[]args)throws Exception
   {
   //调用class加载器
   ClassLoader clApp=TestLoader.class.getClassLoader();
   System.out.println(clApp);
   //调用上一层Class加载器
   ClassLoader clExt=clApp.getParem();
   System.out.println(clExt);
   //调用根部Class加载器
   ClassLoader clBoot=clExt.getParent();
   System.out.println(clBoot);
   }
   }
   程序的运行结果为:
   sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f
   sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@addbf1
   null
   从上例可以看出,TestLoader类是由AppClassLoader来加载的。另外需要说明的一点是,由于Bootstrap Loader是使用C++语言来实现的,因此,在Java语言中,是看不到它的,此时程序会输出null。
   类加载的主要步骤分为以下三步:
   1)装载:根据查找路径找到相对应的class文件,然后导入。
   2)链接:链接又可以分为三个小的步骤,具体如下:
   ①检查:检查待加载的class文件的正确性。
   ②准备:给类中的静态变量分配存储空间。
   ③解析:将符号引用转换成直接引用(这一步是可选的)。
   3)初始化:对静态变量和静态代码块执行初始化工作。
【答案解析】