初探 Java 類別載入機制奧秘

JDK 1.2+ 採雙親委派模型載入類別：ClassLoader 尋找不到類別時委派父載入器，根載入器為系統載入器（預設從本地檔案系統載入）。探討 JVM 內部運作機制。

ClassLoader 核心方法

• loadClass(String, boolean)：入口點，JDK 1.2+ 預設調用 findClass
• defineClass(String, byte[], int, int)：核心，將位元組碼解析為運行時資料結構、驗證有效性，final 不可覆寫
• findSystemClass：從本地檔案系統載入
• findClass：自訂載入邏輯入口，預設實作拋出 ClassNotFoundException
• getSystemClassLoader、getParent：存取系統/父載入器
• resolveClass：解析類別（視 loadClass 的 resolve 參數）
• findLoadedClass：快取檢查，避免重複載入

載入工作流程

1. 調用 findLoadedClass 檢查快取
2. 委派父載入器 loadClass（父為 null 則用系統載入器）
3. 調用 findClass 查找類別
4. 若 resolve 為 true，調用 resolveClass
5. 仍無類別則拋出 ClassNotFoundException
6. 否則回傳 Class 物件

自訂 ClassLoader 實作範例：即時編譯載入器

CompilingClassLoader：檢查 .java 檔是否比 .class 新，若是則呼叫 javac 編譯，再以 defineClass 載入。測試類別 TestRun 使用反射呼叫載入類別的 main 方法。

// 核心 loadClass 邏輯
Class clas = findLoadedClass(name);
String fileStub = name.replace('.', '/');
File javaFile = new File(fileStub + ".java");
File classFile = new File(fileStub + ".class");
if (javaFile.exists() && (!classFile.exists() || javaFile.lastModified() > classFile.lastModified())) {
    compile(javaFile); // 呼叫 javac
}
byte[] raw = getBytes(classFile.getPath());
clas = defineClass(name, raw, 0, raw.length);
if (clas == null) clas = findSystemClass(name);
if (resolve && clas != null) resolveClass(clas);

測試執行

編譯 CompilingClassLoader、TestRun，撰寫簡單 Hello.java，執行 java TestRun Hello 參數，輸出 Hello,參數，驗證自訂載入器運作。