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本文内容

参考

• https://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/tools/windows/classpath.html
• https://www.cnblogs.com/duanxz/p/3482311.html
• https://www.cnblogs.com/youxia/p/java001.html

classpath 是什么

classpath 就是去寻找我们的 class 文件的路径，这么说当然是没问题的，但是有一个点就是：classpath 并不是一个单独的路径，而是由很多个路径组成的，也就是说，我们可以传入多个路径给 classpath，例如：

java -cp .:/someLib:/anotherLib

这里就包含了 3 个路径：

• .：表示当前路径
• /someLib：第二个路径
• /anotherLib：第三个路径

此时，如果我们的代码里写了一句：Class.forName("com.example.MyClass") 之类的需要 JVM 去加载某个类的语句，那么 JVM 就会去 classpath 里去找到这个类加载（其实这个行为是 AppClassLoader 做的，如果我们不是使用的这个类加载器，就可能会有别的行为）

寻找这个类的过程就是：

• 去找 ./com/example/MyClass.class，找到了就加载，找不到就下一步
• 去找 /someLib/com/example/MyClass.class，找到了就加载，找不到就下一步
• 去找 /anotherLib/com/example/MyClass.class，找到了就加载，找不到就下一步
• 发现 classpath 里没找到这个类文件，抛出 ClassNotFoundException

使用冒号作为不同的 classpath 的分隔符，在 windows 下使用分号 ; 作为分隔符

AppClassLoader 只去加载一次，并且首先被找到的被加载，因此同一个类名的 class 文件，存在在不同的 classpath 下的话，只有最先被找到的被加载，这也是 jar 包冲突的一种起源了

传入 jar 包或者 zip 包作为 classpath

上面我们传递的都是目录作为 classpath，JVM 会去我们传递的多个目录里寻找我们要加载的 class 文件。当我们传入 jar 包的时候，行为就不一样了，例如：

java -cp .:/someLib:/anotherLib:/libs/myLib.jar

还是以 Class.forName("com.example.MyClass") 为例，寻找的过程如下：

• 去找 ./com/example/MyClass.class，找到了就加载，找不到就下一步
• 去找 /someLib/com/example/MyClass.class，找到了就加载，找不到就下一步
• 去找 /anotherLib/com/example/MyClass.class，找到了就加载，找不到就下一步
• 去到 /libs/myLib.jar 这个 jar 包内部，以 jar 包内部根节点为起始，去寻找 /com/example/MyClass.class，找到了就加载，找不到就下一步

jar 包实际就是 zip 包，把 jar 包解压后的目录看做是根目录，寻找 com.example.MyClass 的时候，就会去这个根目录下寻找 com/example/MyClass.class

因此我们在 classpath 中应该将 jar 包视作为和目录等同的地位，寻找类文件的时候也是把 jar 包当做目录去寻找的。

传入多个 jar 包

有时候我们有多个 jar 包在一个目录下都想作为第三方依赖，比如说我们将项目需要的所有的 jar 包都放到 /lib 目录下面，如果要手动拼写 classpath 将会非常的长，我们可以使用 * 通配符来传入多个 jar 包作为 classpath，假设现在 /lib 下面有 3 个 jar 包分别是 /lib/a.jar、/lib/b.jar、/lib/c.jar，那么我们可以执行

java -cp .:/lib/*

相当于执行了

java -cp .:/lib/a.jar:/lib/b.jar:/lib/c.jar

也就是传入了如下的 classpath

• .：当前路径
• /lib/a.jar
• /lib/b.jar
• /lib/c.jar

这种方式只能传递 /lib 下的 jar 包，不包含 lib 下的 class 文件，如果同时还需要 class 文件，需要传入

java -cp /lib:/lib/* 这表示将 /lib 作为一个 class 的根目录，同时把 /lib 下所有的 jar 包也作为 classpath 根目录

这种通配符并不能递归，也就是说，如果我们有 /lib/child/xxx.jar 那么这个 jar 是不会被加入到 classpath 的

classpath 在系统中的定义

java.class.path

我们使用 System.getProperty("java.class.path") 就可以得到我们定义的 classpath，这些将由 AppClassLoader 去加载。

扩展类 classpath

除了我们在 java -cp 中传入的 classpath 之外，JVM 还会加载一些扩展类 jar 包，JVM 默认会去 $JAVA_HOME/jre/lib/ext 下，将所有的 jar 包都使用 ExtClassLoader 去加载，这个路径我们可以使用

java.ext.dirs 来控制，在我的 IDE 环境中如下：

/Users/czp/Library/Java/Extensions:/Library/Java/JavaVirtualMachines/adoptopenjdk-8.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext:/Library/Java/Extensions:/Network/Library/Java/Extensions:/System/Library/Java/Extensions:/usr/lib/java

我们可以使用 java -Djava.ext.dirs=xxx 来修改扩展类的 classpath （一般不建议），或者直接将一些 jar 包丢到 $JAVA_HOME/jre/lib/ext 下，它会被 ExtClassLoader 加载

这个路径是专门加载一些扩展包的，它由 ExtClassLoader 去加载，我们也可以使用自定义类加载器定义别的行为

启动类 classpath

使用 -Xbootclasspath 可以修改启动类加载器，有以下的用法：

• java -Xbootclasspath:/aaa/bbb/*：将 /aaa/bbb 下的 jar 包替代原先的 -Xbootclasspath，此时核心类的加载完全被替代了，所以很少用
• java -Xbootclasspath/a:/aaa/bbb/*：表示加载完了核心类之后，还要去加载 /aaa/bbb 下的 jar 包，也就是追加的关系（用的会多一点）
• java -Xbootclasspath/p:/aaa/bbb/*：表示加载完了 /aaa/bbb 下的 jar 包之后，再去加载核心类，也就是先加载我们定义的类（用的较少）

这个路径定义的类是被 BootstrapClassLoader 加载的，这是 JVM 实现本身的一部分，也就是 C++ 代码

很少替换这个 classpath，但是如果有需要还是可以这么干的

它对应的 java 系统属性是：System.getProperty("sun.boot.class.path")

运行 Java 程序的方式

我们运行 java 程序的时候有两种方式：

• 一种是使用 -cp 参数，然后传入一大堆 jar 包和文件目录，接着传入主类，最后传入程序参数。例如：

  • java -Dkey1=val1 -Dkey2=val2 -cp a.jar:b.jar:c.jar:/home/xxxUser/project-java aaa.bbb.ccc.Main arg1 arg2 arg3
  • 上述的方式中，-D参数定义的是 Java系统属性，在java中可以通过System.getProperty(key1)的方式读取
  • arg1 arg2 arg3 定义的是程序参数，最后也就是 main 函数的 args 数组参数
  • 运行的主类是 aaa.bbb.ccc.Main，此时 JVM 就会去 a.jar 下寻找 /aaa/bbb/ccc/Main.class 这个 class，找不到就会去 b.jar 下寻找 /aaa/bbb/ccc/Main.class 这个 class，然后是 c.jar，接着是 /home/xxxUser/project-java/aaa/bbb/ccc/Main.class
  • 主要的要点就是，jar 包视作为一个根目录，要加载的类都是按照包名去这些传递进来的根目录去找
  • 因为可以传递多个根路径和 jar 包，那么肯定有可能会出现完全相同的类名，此时，按照 -cp 定义的顺序，最先被找到的那个 class 被首先加载，后面的相同的 class 将不会被加载。这种情况也就是有时候会出现的 jar 包冲突导致 NoSuchMethodError 的问题，因为多个依赖可能也有一些不同版本的底层依赖，然后这个底层依赖的类加载了其中一个版本，导致另一个依赖其他版本的报错了

• 另一种是使用 -jar 参数，然后传入一个jar包，接着就是程序参数。例如：

  • java -Dkey1=val1 -Dkey2=val2 -jar xxx.jar arg1 arg2 arg3
  • 这种方式只能使用一个jar包，并且 jar 包需要META_INF目录下的manifest.MF文件中定义了Main-Class，会自动去启动这个main类
  • 无法添加多个 jar 作为 cp，这种方式只能启动一个 jar
  • 可以使用 java -Xbootclasspath/a:/usrhome/thirdlib.jar: -jar yourJarExe.jar 的方式，将一些包使用 bootclassLoader 去加载

顺便说一句，System.getEnv()获取的是环境变量，就是通常意义上的进程的环境变量(jvm实质就是个进程)，System.getProperty(key1)获取的是java系统属性，这个是java自己定义的一种参数，arg1 arg2是程序参数，这个对应于main函数接收的参数。