JVM类加载器命名空间的详细总结

类加载器的命名空间

本文的父子加载器不代表有继承关系，仅仅只是一种上下级的表达。

命名空间的概念

每个类加载器都有各自的命名空间，命名空间由该加载器及所有父加载器所加载的类组成
在同一个命名空间中，不会出现全限定类名相同的两个Class对象
在不同的命名空间中，可以出现全限定类名相同的两个Class对象
父加载器加载的类对其子加载器可见，子加载器加载的类对其父加载器不可见
如果两个加载器之间没有直接或间接父子的关系，那么它们各自加载的类相互不可见

案例验证

1.定义一个Student类，里面有一个Student类型的成员变量

public class Student{private Student student;//setter方法的参数是Object类型public void setStudent(Object object) {this.student = (Student) object;}
}

2.当Student.class字节码文件存在类路径下时

public class Demo {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException,IllegalAccessException, InstantiationException,InvocationTargetException,NoSuchMethodException{//获取线程上下文类加载器,默认是Application ClassLoaderClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();//使用类加载器加载两个Class对象Class c1 = classLoader.loadClass("Student");Class c2 = classLoader.loadClass("Student");System.out.println(c1 == c2);//使用两个Class对象分别创建一个新的实例(不使用强行转换)Object o1 = c1.newInstance();Object o2 = c2.newInstance();//获取setStudent方法Method m1 = c1.getMethod("setStudent",Object.class);//使用o1对象调用方法，o2对象作为参数传入m1.invoke(o1,o2);System.out.println(o1);}
}

运行结果如下

true
Student{student=Student{student=null}}

c1 == c2 返回的结果是true，说明在堆内存中同一个类的Class对象有且仅有一个。（学过反射的同学都一定听过这句话，但是这个结论的前提是，在同一个命名空间中。）
赋值成功说明这两个实例是同一个类型。

为什么这里说堆内存中同一个类的Class对象有且仅有一个的前提是同一个命名空间中呢？请看下面的例子

这里自定义了一个类加载器，会把本地D盘下myclasspath文件夹下指定名称的字节码文件加载成类。

public class Demo {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException {//创建两个自定义类加载器的对线下MyClassLoader c1 = new MyClassLoader();MyClassLoader c2 = new MyClassLoader();//分别使用两个类加载器加载Student类Class s1 = c1.loadClass("Student");Class s2 = c2.loadClass("Student");System.out.println(s1 == s2);Object o1 = s1.newInstance();Object o2 = s2.newInstance();Method m1 = s1.getMethod("setStudent", Object.class);m1.invoke(o1,o2);System.out.println(o1);}
}class MyClassLoader extends ClassLoader{@Overrideprotected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {String path = "D:\\myclasspth\\" + name + ".class";try {//创建byte数组输出流ByteArrayOutputStream os = new ByteArrayOutputStream();//把字节码文件复制到流中Files.copy(Paths.get(path),os);//得到字节数组byte[] bytes = os.toByteArray();//调用父类的defineClass方法加载类return defineClass(name,bytes,0,bytes.length);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();throw new ClassNotFoundException("找不到类文件");}}
}

如无意外，试了第一个例子的伙伴们会发现，这个程序输出结果和第一个例子一模一样。那么我提出这个例子的意义在哪里呢？

根据类加载器的双亲委派机制，自定义类加载器 < 应用类加载器 < 拓展类加载器 < 启动类加载器，自定义类加载器加载Student这个类的时候首先会去父加载器中检查是否已经加载过，以此类推。
因此，尝试过第一个例子的伙伴们在类路径下一定有Student.class这个字节码文件，因此这里实际使用的类加载器还是Application ClassLoader(有所怀疑的朋友可以通过class对象调用getClassLoader方法验证一下)

现在，我们把类路径下的Student.class文件复制到D盘的myclasspath文件夹下，原文件删除(使用IDEA的伙伴要把Student类也删除，不然运行的时候很可能就会自动生成字节码文件)，然后重新运行程序。

这次的运行结果如下:

这个运行结果的重点在于

s1 == s2 返回的结果是false
报错信息中的Student cannot be cast to Student

为什么s1 == s2返回的结果是false呢?

答案很简单，加载Student类的时候根据双亲委派机制发现类路径下也没有Student.class文件，因此就要自己去加载。而根据命名空间的概念，类加载器c1和c2没有任何父子关系，因此并不在同一个命名空间中，他们互相不知道对方加载过Student类，所以就会有两个Student类的Class对象。这说明了堆内存中同一个类的Class对象有且仅有一个的前提是同一个命名空间中。

为什么Student cannot be cast to Student？

因为Class对象不一样，JVM会认为这是两个完全不同的引用类型，所以就会引发类型转换异常。

结尾

学习这部分内容的时候上网查阅了很多资料，参考了不少的帖子，以上是自己整理后的一些理解和总结，如有错误，请各位指出纠正。