Java Academy · レッスン

ClassLoader の階層とカスタムローダー

ブートストラップ、プラットフォーム、アプリケーションのクラスローダーを理解し、カスタム ClassLoader を作成します。

「ClassLoader の階層とカスタムローダー」はCoddyKit上の無料Java Academyレッスンです。これはレッスン2/4です。下記で完全なレッスンを無料で読むことができます。その後、ブラウザ内の組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューターでハンズオン演習できます。これはJava Academy学習パスの一部であり、ウェブとCoddyKitアプリ全体で進捗が同期されます。 Java Academyコースには全4レッスンが含まれています。

ClassLoaderの階層

JVM は ClassLoader の階層を使用します。各ローダーには親があり、クラスを自分でロードする前に親へ委譲します（親優先委譲モデル）。

Bootstrap ClassLoader

Bootstrap ClassLoader はコア JDK クラス（java.lang.*、java.util.*）をロードします。これはネイティブコードで実装され、Java の親を持たないため、getParent() は null を返します。

ClassLoader cl = String.class.getClassLoader();
System.out.println(cl); // null (bootstrap ClassLoader)

Platform ClassLoader（Java 9以降）

Platform ClassLoader（旧称 Extension ClassLoader）は、Bootstrap ClassLoader の対象に含まれない JDK のモジュール（java.sql、java.xml など）をロードします。親は Bootstrap ClassLoader です。

ClassLoader platform = ClassLoader.getPlatformClassLoader();
System.out.println(platform.getClass().getName());
// jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader

Application（System）ClassLoader

Application ClassLoader は、クラスパス（-cp / CLASSPATH）からアプリケーションのクラスをロードします。親は Platform ClassLoader です。ユーザーコードに対するデフォルトのローダーです。

ClassLoader app = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(app.getClass().getName());
// jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader

親優先委譲

com.example.MyService をロードするとき、AppClassLoader はまず親（Platform）に依頼し、Platform は Bootstrap に依頼します。どの親もロードできない場合に限り、子が自分でロードを試みます。

クラスの同一性とClassLoader

同じ名前を持つクラスでも、異なる ClassLoader によってロードされた場合は別の型とみなされます。それらの間でキャストすると ClassCastException がスローされます。これはプラグインシステムや OSGi で重要です。

// Loaded by two different loaders → different Class objects
Class<?> c1 = loader1.loadClass("com.example.Plugin");
Class<?> c2 = loader2.loadClass("com.example.Plugin");
System.out.println(c1 == c2); // false!

カスタムClassLoaderの作成

ClassLoader を継承し、findClass(String name) をオーバーライドします。カスタムのソース（暗号化された JAR、ネットワーク、データベース）からバイトコードを読み込み、defineClass を呼び出します。

public class EncryptedClassLoader extends ClassLoader {
    public EncryptedClassLoader(ClassLoader parent) { super(parent); }
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] bytes = decrypt(readBytecodeFromVault(name));
        return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
    }
}

URLClassLoader: JARからのロード

URLClassLoader は、URL のリスト（ファイルパスまたは HTTP URL）からクラスをロードします。実行時に JAR を追加するプラグインシステムで便利です。

URL[] urls = { new File("plugins/my-plugin.jar").toURI().toURL() };
try (URLClassLoader loader = new URLClassLoader(urls, getClass().getClassLoader())) {
    Class<?> cls = loader.loadClass("com.example.PluginImpl");
    Plugin plugin = (Plugin) cls.getDeclaredConstructor().newInstance();
    plugin.start();
}

ClassLoaderを閉じる

完了したら必ず URLClassLoader を閉じてください。JAR が開いたまま保持されるためです。閉じることで、JAR を削除または更新できるようになります。try-with-resources を使用してください。

子優先委譲（分離ロード）

一部のコンテナ（Tomcat、Spring Boot の fat JAR）では階層の順序を逆にし、子ローダーが最初に試行します。見つからない場合のみ親にフォールバックします。これにより、Web アプリケーション間でライブラリのバージョンを分離できます。

ClassLoaderリーク

ClassLoader は、その ClassLoader がロードしたクラスがどれも到達可能でなくなった場合にのみ GC の対象になります。ロードされたクラスのオブジェクトを保持する static フィールドがローダーを生存させ続けます。これは再デプロイ時によくあるリークです。

確認問題

ClassLoader は、クラス自体のロードを試みる前に何をしますか？

まとめ

3階層の構成: Bootstrap → Platform → Application です。親優先委譲によってクラスの重複を防ぎます。カスタムローダーでは findClass をオーバーライドします。プラグインシステムには URLClassLoader を使用します。リークを防ぐため、ローダーを閉じてください。

よくある質問

「ClassLoader の階層とカスタムローダー」レッスンは無料ですか？

はい。「ClassLoader の階層とカスタムローダー」の完全なテキストはこのウェブで無料で読めます。インタラクティブに演習し（組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューター）、Java Academyコースの残りをアンロックするには、CoddyKit PROにアップグレードしてください。 Java Academyコースには全4レッスンが含まれています。

「ClassLoader の階層とカスタムローダー」で何を学びますか？

ブートストラップ、プラットフォーム、アプリケーションのクラスローダーを理解し、カスタム ClassLoader を作成します。ブラウザで直接実行するハンズオンコードでJava Academyを演習し、24時間対応のAIチューターがレッスンを進める中での質問に答えます。

Java Academyを始めるのに経験は必要ですか？

事前経験は必要ありません。CoddyKitのJava Academyは初級者から上級者向けに構成されているため、ここから始めるか最初から始めて、自分のペースで進むことができます。これはレッスン2/4です。

「ClassLoader の階層とカスタムローダー」レッスンにはどのくらい時間がかかりますか？

ほとんどのCoddyKitレッスンは約5～10分かかります。各レッスンはコンパクトでインタラクティブなので、着実に進歩し、ウェブとアプリ全体で正確に前回の場所から再開できます。

このJava Academyレッスンでコードを書いて実行できますか？

はい。すべてのJava Academyレッスンに組み込みコードエディタが含まれているため、ブラウザでリアルコードを書いて実行し、即座のAIフィードバックを取得できます。ローカル設定は不要です。

このコースのすべてのレッスン

← Java Academyに戻る