ClassLoader這哥們是類加載器青柄，對于某些框架開發(fā)者來說卻非常常見伐债。理解ClassLoader的加載機制预侯，也有利于我們編寫出更高效的代碼。ClassLoader將class文件加載到j(luò)vm虛擬機中峰锁，程序就可以運行了萎馅。JVM啟動的時候，并不會一次性加載所有的class文件虹蒋，而是根據(jù)需要去動態(tài)加載糜芳。想想也是的，一次性加載那么多jar包那么多class魄衅，那內(nèi)存不崩潰峭竣。本文的目的也是學(xué)習(xí)ClassLoader這種加載機制。
備注：本文篇幅比較長晃虫，但內(nèi)容簡單皆撩，大家不要恐慌，安靜地耐心翻閱就是
Class文件的認識
我們都知道Java中的程序是運行在虛擬機中哲银，我們平常編寫的程序都是.java格式的文件扛吞，這是最基礎(chǔ)的源碼，但這類文件是不能直接運行的荆责。如我們編寫一個簡單的程序HelloWorld.java
public class HelloWorld{
public static void main(String[] args){
System.out.println("Hello World!");
}
}
然后滥比，我們需要在命令行中進行java文件的編譯
javac HelloWorld.java
可以看到目錄下生成了.class文件
我們再從命令行中執(zhí)行命令：
java HelloWorld
上面是所有入門JAVA語言時都學(xué)過的東西，這里重新拿出來是想讓大家將焦點回到class文件上做院，class文件是字節(jié)碼格式文件守呜，java虛擬機并不能直接識別我們平常編寫的.java源文件，所以需要javac這個命令轉(zhuǎn)換成.class文件山憨。另外查乒，如果用groovy編寫的程序正確轉(zhuǎn)換成.class文件后，java虛擬機也是可以識別運行的郁竟。
了解了.class文件后玛迄，我們再來思考下，我們平常在Eclipse中編寫的Java程序是如何運行的棚亩，也就是我們自己編寫的各種類是如何被加載到JVM(Java虛擬機)中去的蓖议。
你還記得java環(huán)境變量嗎？
初學(xué)java的時候讥蟆，最害怕的就是下載JDK后要配置環(huán)境變量了勒虾，關(guān)鍵是當時不理解，所以照著書籍上或者是網(wǎng)絡(luò)上的介紹進行操作瘸彤。然后下次再弄的時候修然，又忘記了而且是必忘。當時，心里的想法很氣憤的愕宋，想著是–這東西一點也不人性化玻靡，為什么非要自己配置環(huán)境變量呢？太不照顧菜鳥和新手了中贝，很多菜鳥就是因為卡在環(huán)境變量的配置上囤捻，遭受了太多的挫敗感。
因為我是在Windows下編程的邻寿，所以只講Window平臺上的環(huán)境變量蝎土，主要有3個：JAVA_HOME、PATH绣否、CLASSPATH誊涯。
JAVA_HOME
指的是你JDK安裝的位置，一般默認安裝在C盤枝秤，如
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_91
PATH
將程序路徑包含在PATH當中后，在命令行窗口就可以直接鍵入它的名字了慷嗜，而不再需要鍵入它的全路徑,比如上面代碼中我用的到j(luò)avac和java兩個命令淀弹。
一般的
PATH=%JAVA_HOME%\bin;%JAVA_HOME%\jre\bin;%PATH%;
也就是在原來的PATH路徑上添加JDK目錄下的bin目錄和jre目錄的bin
CLASSPATH
CLASSPATH=.;%JAVA_HOME%\lib;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar
一看就是指向jar包路徑。
需要注意的是前面的.;庆械，.代表當前目錄薇溃。
環(huán)境變量的查看
echo %JAVA_HOME%
echo %PATH%
echo %CLASSPATH%
JAVA類加載流程
Java語言系統(tǒng)自帶有三個類加載器:
- Bootstrap ClassLoader 最頂層的加載類，主要加載核心類庫缭乘，%JRE_HOME%\lib下的rt.jar沐序、resources.jar、charsets.jar和class等堕绩。另外需要注意的是可以通過啟動jvm時指定-Xbootclasspath和路徑來改變Bootstrap ClassLoader的加載目錄策幼。比如java -Xbootclasspath/a:path被指定的文件追加到默認的bootstrap路徑中。我們可以打開我的電腦奴紧，在上面的目錄下查看特姐，看看這些jar包是不是存在于這個目錄。
- Extention ClassLoader 擴展的類加載器黍氮，加載目錄%JRE_HOME%\lib\ext目錄下的jar包和class文件唐含。還可以加載-D java.ext.dirs選項指定的目錄。
- Appclass Loader也稱為SystemAppClass 加載當前應(yīng)用的classpath的所有類沫浆。
我們上面簡單介紹了3個ClassLoader捷枯。說明了它們加載的路徑。并且還提到了-Xbootclasspath和-D java.ext.dirs這兩個虛擬機參數(shù)選項专执。
加載順序淮捆？
我們看到了系統(tǒng)的3個類加載器，但我們可能不知道具體哪個先行呢？
我可以先告訴你答案
- Bootstrap CLassloder
- Extention ClassLoader
- AppClassLoader
為了更好的理解争剿，我們可以查看源碼已艰。它是一個java虛擬機的入口應(yīng)用。
public class Launcher {
private static Launcher launcher = new Launcher();
private static String bootClassPath =
System.getProperty("sun.boot.class.path");
public static Launcher getLauncher() {
return launcher;
}
private ClassLoader loader;
public Launcher() {
// Create the extension class loader
ClassLoader extcl;
try {
extcl = ExtClassLoader.getExtClassLoader();
} catch (IOException e) {
throw new InternalError(
"Could not create extension class loader", e);
}
// Now create the class loader to use to launch the application
try {
loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);
} catch (IOException e) {
throw new InternalError(
"Could not create application class loader", e);
}
//設(shè)置AppClassLoader為線程上下文類加載器蚕苇，這個文章后面部分講解
Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader);
}
/*
* Returns the class loader used to launch the main application.
*/
public ClassLoader getClassLoader() {
return loader;
}
/*
* The class loader used for loading installed extensions.
*/
static class ExtClassLoader extends URLClassLoader {}
/**
* The class loader used for loading from java.class.path.
* runs in a restricted security context.
*/
static class AppClassLoader extends URLClassLoader {}
源碼有精簡哩掺，我們可以得到相關(guān)的信息。
- Launcher初始化了ExtClassLoader和AppClassLoader涩笤。
- Launcher中并沒有看見BootstrapClassLoader嚼吞，但通過
System.getProperty("sun.boot.class.path")得到了字符串bootClassPath,這個應(yīng)該就是BootstrapClassLoader加載的jar包路徑。
我們可以先代碼測試一下sun.boot.class.path是什么內(nèi)容蹬碧。
System.out.println(System.getProperty("sun.boot.class.path"));
得到的結(jié)果是：
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_91\lib\resources.jar;
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_91\lib\rt.jar;
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_91\lib\sunrsasign.jar;
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_91\lib\jsse.jar;
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_91\lib\jce.jar;
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_91\lib\charsets.jar;
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_91\lib\jfr.jar;
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_91\classes
可以看到舱禽，這些全是JRE目錄下的jar包或者是class文件。
ExtClassLoader源碼
如果你有足夠的好奇心恩沽，你應(yīng)該會對它的源碼感興趣
/*
* The class loader used for loading installed extensions.
*/
static class ExtClassLoader extends URLClassLoader {
static {
ClassLoader.registerAsParallelCapable();
}
/**
* create an ExtClassLoader. The ExtClassLoader is created
* within a context that limits which files it can read
*/
public static ExtClassLoader getExtClassLoader() throws IOException
{
final File[] dirs = getExtDirs();
try {
// Prior implementations of this doPrivileged() block supplied
// aa synthesized ACC via a call to the private method
// ExtClassLoader.getContext().
return AccessController.doPrivileged(
new PrivilegedExceptionAction<ExtClassLoader>() {
public ExtClassLoader run() throws IOException {
int len = dirs.length;
for (int i = 0; i < len; i++) {
MetaIndex.registerDirectory(dirs[i]);
}
return new ExtClassLoader(dirs);
}
});
} catch (java.security.PrivilegedActionException e) {
throw (IOException) e.getException();
}
}
private static File[] getExtDirs() {
String s = System.getProperty("java.ext.dirs");
File[] dirs;
if (s != null) {
StringTokenizer st =
new StringTokenizer(s, File.pathSeparator);
int count = st.countTokens();
dirs = new File[count];
for (int i = 0; i < count; i++) {
dirs[i] = new File(st.nextToken());
}
} else {
dirs = new File[0];
}
return dirs;
}
......
}
我們先前的內(nèi)容有說過誊稚，可以指定-D java.ext.dirs參數(shù)來添加和改變ExtClassLoader的加載路徑。這里我們通過可以編寫測試代碼罗心。
System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));
結(jié)果如下：
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_91\lib\ext;C:\Windows\Sun\Java\lib\ext
AppClassLoader源碼
/**
* The class loader used for loading from java.class.path.
* runs in a restricted security context.
*/
static class AppClassLoader extends URLClassLoader {
public static ClassLoader getAppClassLoader(final ClassLoader extcl)
throws IOException
{
final String s = System.getProperty("java.class.path");
final File[] path = (s == null) ? new File[0] : getClassPath(s);
return AccessController.doPrivileged(
new PrivilegedAction<AppClassLoader>() {
public AppClassLoader run() {
URL[] urls =
(s == null) ? new URL[0] : pathToURLs(path);
return new AppClassLoader(urls, extcl);
}
});
}
......
}
可以看到AppClassLoader加載的就是java.class.path下的路徑里伯。我們同樣打印它的值。
System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
結(jié)果：
D:\eclipse\ClassLoaderDemo\bin
這個路徑其實就是當前java工程目錄bin渤闷，里面存放的是編譯生成的class文件疾瓮。
好了，自此我們已經(jīng)知道了BootstrapClassLoader飒箭、ExtClassLoader狼电、AppClassLoader實際是查閱相應(yīng)的環(huán)境屬性sun.boot.class.path、java.ext.dirs和java.class.path來加載資源文件的弦蹂。
然后創(chuàng)建一個Test.java文件肩碟。
public class Test{}
然后，編寫一個ClassLoaderTest.java文件凸椿。
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
ClassLoader cl = Test.class.getClassLoader();
System.out.println("ClassLoader is:" + cl.toString());
}
}
我們獲取到了Test.class文件的類加載器腾务，然后打印出來。結(jié)果是：
ClassLoader is:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@73d16e93
也就是說明Test.class文件是由AppClassLoader加載的削饵。
這個Test類是我們自己編寫的岩瘦，那么int.class或者是String.class的加載是由誰完成的呢？
我們可以在代碼中嘗試
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
ClassLoader cl = Test.class.getClassLoader();
System.out.println("ClassLoader is:"+cl.toString());
cl = int.class.getClassLoader();
System.out.println("ClassLoader is:"+cl.toString());
}
}
運行一下窿撬，卻報錯了
ClassLoader is:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@73d16e93
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at ClassLoaderTest.main(ClassLoaderTest.java:7)
提示的是空指針启昧，意思是int.class這類基礎(chǔ)類沒有類加載器加載？
當然不是劈伴！
int.class是由Bootstrap ClassLoader加載的密末。要想弄明白這些握爷，我們首先得知道一個前提。
每個類加載器都有一個父加載器
每個類加載器都有一個父加載器严里，比如加載Test.class是由AppClassLoader完成新啼，那么AppClassLoader也有一個父加載器，怎么樣獲取呢刹碾？很簡單燥撞，通過getParent方法。比如代碼可以這樣編寫：
ClassLoader cl = Test.class.getClassLoader();
System.out.println("ClassLoader is:"+cl.toString());
System.out.println("ClassLoader\'s parent is:"+cl.getParent().toString());
運行結(jié)果如下：
ClassLoader is:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@73d16e93
ClassLoader's parent is:sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@15db9742
這個說明迷帜，AppClassLoader的父加載器是ExtClassLoader物舒。那么ExtClassLoader的父加載器又是誰呢？
System.out.println("ClassLoader is:"+cl.toString());
System.out.println("ClassLoader\'s parent is:"+cl.getParent().toString());
System.out.println("ClassLoader\'s grand father is:"+cl.getParent().getParent().toString());
運行結(jié)果：
ClassLoader is:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@73d16e93
ClassLoader's parent is:sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@15db9742
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at ClassLoaderTest.main(ClassLoaderTest.java:7)
又是一個空指針異常戏锹，這表明ExtClassLoader也沒有父加載器冠胯。那么，為什么標題又是每一個加載器都有一個父加載器呢锦针？這不矛盾嗎荠察？為了解釋這一點，我們還需要看下面的一個基礎(chǔ)前提奈搜。
父加載器不是父類
我們先前已經(jīng)粘貼了ExtClassLoader和AppClassLoader的代碼悉盆。
static class ExtClassLoader extends URLClassLoader {}
static class AppClassLoader extends URLClassLoader {}
可以看見ExtClassLoader和AppClassLoader同樣繼承自URLClassLoader，但上面一小節(jié)代碼中媚污，為什么調(diào)用AppClassLoader的getParent()代碼會得到ExtClassLoader的實例呢舀瓢？先從URLClassLoader說起廷雅，這個類又是什么耗美？
先上一張類的繼承關(guān)系圖
URLClassLoader的源碼中并沒有找到getParent()方法诽凌。這個方法在ClassLoader.java中扎筒。
public abstract class ClassLoader {
// The parent class loader for delegation
// Note: VM hardcoded the offset of this field, thus all new fields
// must be added *after* it.
private final ClassLoader parent;
// The class loader for the system
// @GuardedBy("ClassLoader.class")
private static ClassLoader scl;
private ClassLoader(Void unused, ClassLoader parent) {
this.parent = parent;
...
}
protected ClassLoader(ClassLoader parent) {
this(checkCreateClassLoader(), parent);
}
protected ClassLoader() {
this(checkCreateClassLoader(), getSystemClassLoader());
}
public final ClassLoader getParent() {
if (parent == null)
return null;
return parent;
}
public static ClassLoader getSystemClassLoader() {
initSystemClassLoader();
if (scl == null) {
return null;
}
return scl;
}
private static synchronized void initSystemClassLoader() {
if (!sclSet) {
if (scl != null)
throw new IllegalStateException("recursive invocation");
sun.misc.Launcher l = sun.misc.Launcher.getLauncher();
if (l != null) {
Throwable oops = null;
//通過Launcher獲取ClassLoader
scl = l.getClassLoader();
try {
scl = AccessController.doPrivileged(
new SystemClassLoaderAction(scl));
} catch (PrivilegedActionException pae) {
oops = pae.getCause();
if (oops instanceof InvocationTargetException) {
oops = oops.getCause();
}
}
if (oops != null) {
if (oops instanceof Error) {
throw (Error) oops;
} else {
// wrap the exception
throw new Error(oops);
}
}
}
sclSet = true;
}
}
}
我們可以看到getParent()實際上返回的就是一個ClassLoader對象parent，parent的賦值是在ClassLoader對象的構(gòu)造方法中侣签，它有兩個情況：
- 由外部類創(chuàng)建ClassLoader時直接指定一個ClassLoader為parent芥玉。
- 由getSystemClassLoader()方法生成蛇摸，也就是在sun.misc.Laucher通過getClassLoader()獲取，也就是AppClassLoader灿巧。直白的說赶袄，一個ClassLoader創(chuàng)建時如果沒有指定parent，那么它的parent默認就是AppClassLoader抠藕。
我們主要研究的是ExtClassLoader與AppClassLoader的parent的來源饿肺，正好它們與Launcher類有關(guān)，我們上面已經(jīng)粘貼過Launcher的部分代碼盾似。
public class Launcher {
private static URLStreamHandlerFactory factory = new Factory();
private static Launcher launcher = new Launcher();
private static String bootClassPath =
System.getProperty("sun.boot.class.path");
public static Launcher getLauncher() {
return launcher;
}
private ClassLoader loader;
public Launcher() {
// Create the extension class loader
ClassLoader extcl;
try {
extcl = ExtClassLoader.getExtClassLoader();
} catch (IOException e) {
throw new InternalError(
"Could not create extension class loader", e);
}
// Now create the class loader to use to launch the application
try {
//將ExtClassLoader對象實例傳遞進去
loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);
} catch (IOException e) {
throw new InternalError(
"Could not create application class loader", e);
}
public ClassLoader getClassLoader() {
return loader;
}
static class ExtClassLoader extends URLClassLoader {
/**
* create an ExtClassLoader. The ExtClassLoader is created
* within a context that limits which files it can read
*/
public static ExtClassLoader getExtClassLoader() throws IOException
{
final File[] dirs = getExtDirs();
try {
// Prior implementations of this doPrivileged() block supplied
// aa synthesized ACC via a call to the private method
// ExtClassLoader.getContext().
return AccessController.doPrivileged(
new PrivilegedExceptionAction<ExtClassLoader>() {
public ExtClassLoader run() throws IOException {
//ExtClassLoader在這里創(chuàng)建
return new ExtClassLoader(dirs);
}
});
} catch (java.security.PrivilegedActionException e) {
throw (IOException) e.getException();
}
}
/*
* Creates a new ExtClassLoader for the specified directories.
*/
public ExtClassLoader(File[] dirs) throws IOException {
super(getExtURLs(dirs), null, factory);
}
}
}
我們需要注意的是
ClassLoader extcl;
extcl = ExtClassLoader.getExtClassLoader();
loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);
代碼已經(jīng)說明了問題AppClassLoader的parent是一個ExtClassLoader實例敬辣。
ExtClassLoader并沒有直接找到對parent的賦值。它調(diào)用了它的父類也就是URLClassLoder的構(gòu)造方法并傳遞了3個參數(shù)。
public ExtClassLoader(File[] dirs) throws IOException {
super(getExtURLs(dirs), null, factory);
}
public URLClassLoader(URL[] urls, ClassLoader parent,
URLStreamHandlerFactory factory) {
super(parent);
}
答案已經(jīng)很明了了溉跃，ExtClassLoader的parent為null村刨。
上面張貼這么多代碼也是為了說明AppClassLoader的parent是ExtClassLoader，ExtClassLoader的parent是null撰茎。這符合我們之前編寫的測試代碼嵌牺。
不過，細心的同學(xué)發(fā)現(xiàn)乾吻，還是有疑問的我們只看到ExtClassLoader和AppClassLoader的創(chuàng)建髓梅，那么BootstrapClassLoader呢？
還有绎签，ExtClassLoader的父加載器為null,但是Bootstrap CLassLoader卻可以當成它的父加載器這又是為何呢枯饿？
我們繼續(xù)往下進行。
Bootstrap ClassLoader是由C++編寫的
Bootstrap ClassLoader是由C/C++編寫的诡必，它本身是虛擬機的一部分奢方，所以它并不是一個JAVA類，也就是無法在java代碼中獲取它的引用爸舒，JVM啟動時通過Bootstrap類加載器加載rt.jar等核心jar包中的class文件蟋字，之前的int.class,String.class都是由它加載。然后呢扭勉，我們前面已經(jīng)分析了鹊奖，JVM初始化sun.misc.Launcher并創(chuàng)建Extension ClassLoader和AppClassLoader實例。并將ExtClassLoader設(shè)置為AppClassLoader的父加載器涂炎。Bootstrap沒有父加載器忠聚，但是它卻可以作用一個ClassLoader的父加載器。比如ExtClassLoader唱捣。這也可以解釋之前通過ExtClassLoader的getParent方法獲取為Null的現(xiàn)象两蟀。具體是什么原因，很快就知道答案了震缭。
雙親委托
一個類加載器查找class和resource時赂毯，是通過“委托模式”進行的，它首先判斷這個class是不是已經(jīng)加載成功拣宰，如果沒有的話它并不是自己進行查找党涕，而是先通過父加載器，然后遞歸下去巡社，直到Bootstrap ClassLoader膛堤，如果Bootstrap classloader找到了，直接返回重贺，如果沒有找到骑祟，則一級一級返回回懦，最后到達自身去查找這些對象。這種機制就叫做雙親委托次企。
整個流程可以如下圖所示：
- 一個AppClassLoader查找資源時怯晕，先看看緩存是否有，緩存有從緩存中獲取缸棵，否則委托給父加載器舟茶。
- 如果ExtClassLoader也沒有加載過，則由Bootstrap ClassLoader出面堵第，它首先查找緩存吧凉，如果沒有找到的話，就去找自己的規(guī)定的路徑下踏志，也就是sun.mic.boot.class下面的路徑阀捅。找到就返回，沒有找到针余，讓子加載器自己去找饲鄙。
- Bootstrap ClassLoader如果沒有查找成功，則ExtClassLoader自己在java.ext.dirs路徑中去查找圆雁，查找成功就返回忍级，查找不成功，再向下讓子加載器找伪朽。
- ExtClassLoader查找不成功轴咱，AppClassLoader就自己查找，在java.class.path路徑下查找烈涮。找到就返回朴肺。如果沒有找到就讓子類找，如果沒有子類會怎么樣跃脊？拋出各種異常宇挫。
上面的序列苛吱，詳細說明了雙親委托的加載流程酪术。我們可以發(fā)現(xiàn)委托是從下向上，然后具體查找過程卻是自上至下翠储。
上面已經(jīng)詳細介紹了加載過程绘雁，但具體為什么是這樣加載，我們還需要了解幾個個重要的方法loadClass()援所、findLoadedClass()庐舟、findClass()、defineClass()住拭。
重要方法
JDK文檔中是這樣寫的挪略，通過指定的全限定類名加載class历帚，它通過同名的loadClass(String,boolean)方法。
protected Class<?> loadClass(String name,
boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
上面是方法原型杠娱，一般實現(xiàn)這個方法的步驟是
- 執(zhí)行
findLoadedClass(String)去檢測這個class是不是已經(jīng)加載過了挽牢。 - 執(zhí)行父加載器的
loadClass方法。如果父加載器為null摊求，則jvm內(nèi)置的加載器去替代禽拔，也就是Bootstrap ClassLoader。這也解釋了ExtClassLoader的parent為null,但仍然說Bootstrap ClassLoader是它的父加載器室叉。
如果向上委托父加載器沒有加載成功睹栖，則通過findClass(String)查找。
如果class在上面的步驟中找到了茧痕，參數(shù)resolve又是true的話野来，那么loadClass()又會調(diào)用resolveClass(Class)這個方法來生成最終的Class對象。 我們可以從源代碼看出這個步驟踪旷。
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// 首先梁只，檢測是否已經(jīng)加載
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {
//父加載器不為空則調(diào)用父加載器的loadClass
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
//父加載器為空則調(diào)用Bootstrap Classloader
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
//父加載器沒有找到，則調(diào)用findclass
c = findClass(name);
// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
//調(diào)用resolveClass()
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
代碼解釋了雙親委托埃脏。
另外搪锣，要注意的是如果要編寫一個classLoader的子類，也就是自定義一個classloader彩掐，建議覆蓋findClass()方法构舟，而不要直接改寫loadClass()方法。
自定義ClassLoader
不知道大家有沒有發(fā)現(xiàn)堵幽，不管是Bootstrap ClassLoader還是ExtClassLoader等狗超，這些類加載器都只是加載指定的目錄下的jar包或者資源。如果在某種情況下朴下，我們需要動態(tài)加載一些東西呢努咐？比如從D盤某個文件夾加載一個class文件，或者從網(wǎng)絡(luò)上下載class主內(nèi)容然后再進行加載殴胧，這樣可以嗎渗稍？
如果要這樣做的話，需要我們自定義一個classloader团滥。
自定義步驟
- 編寫一個類繼承自ClassLoader抽象類竿屹。
- 復(fù)寫它的findClass()方法。
- 在findClass()方法中調(diào)用defineClass()灸姊。
defineClass()
這個方法在編寫自定義classloader的時候非常重要拱燃，它能將class二進制內(nèi)容轉(zhuǎn)換成Class對象，如果不符合要求的會拋出各種異常力惯。
注意點：
一個ClassLoader創(chuàng)建時如果沒有指定parent碗誉，那么它的parent默認就是AppClassLoader召嘶。
上面說的是，如果自定義一個ClassLoader哮缺，默認的parent父加載器是AppClassLoader苍蔬，因為這樣就能夠保證它能訪問系統(tǒng)內(nèi)置加載器加載成功的class文件。
自定義ClassLoader示例之DiskClassLoader蝴蜓。
假設(shè)我們需要一個自定義的classloader,默認加載路徑為D:\lib下的jar包和資源碟绑。
我們寫編寫一個測試用的類文件，Test.java
package com.wwj.test;
public class Test {
public void say(){
System.out.println("Good Friends!");
}
}
然后將Test.class放到D:\lib這個路徑下茎匠。
我們編寫DiskClassLoader的代碼
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
public class DiskClassLoader extends ClassLoader {
private String mLibPath;
public DiskClassLoader(String path) {
mLibPath = path;
}
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
String fileName = getFileName(name);
File file = new File(mLibPath, fileName);
try {
FileInputStream is = new FileInputStream(file);
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
int len = 0;
try {
while ((len = is.read()) != -1) {
bos.write(len);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
byte[] data = bos.toByteArray();
is.close();
bos.close();
return defineClass(name, data, 0, data.length);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return super.findClass(name);
}
// 獲取要加載 的class文件名
private String getFileName(String name) {
int index = name.lastIndexOf('.');
if (index == -1) {
return name + ".class";
} else {
return name.substring(index + 1) + ".class";
}
}
}
我們在findClass()方法中定義了查找class的方法格仲，然后數(shù)據(jù)通過defineClass()生成了Class對象。
測試
現(xiàn)在我們要編寫測試代碼诵冒。我們知道如果調(diào)用一個Test對象的say方法凯肋，它會輸出"Good Friends!"這條字符串。但現(xiàn)在是我們把Test.class放置在應(yīng)用工程所有的目錄之外汽馋，我們需要加載它侮东，然后執(zhí)行它的方法。具體效果如何呢豹芯？我們編寫的DiskClassLoader能不能順利完成任務(wù)呢悄雅？我們拭目以待。
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
//創(chuàng)建自定義磁盤類加載器對象铁蹈。
DiskClassLoader diskLoader = new DiskClassLoader("D:/lib");
try {
//加載class文件
Class<?> clazz = diskLoader.loadClass("com.wwj.test.Test");
if(clazz != null){
try {
Object obj = clazz.newInstance();
Method method = clazz.getDeclaredMethod("say",null);
//通過反射調(diào)用Test類的say方法
method.invoke(obj, null);
} catch (InstantiationException | IllegalAccessException
| NoSuchMethodException
| SecurityException |
IllegalArgumentException |
InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
我們點擊運行按鈕宽闲，結(jié)果顯示。
可以看到握牧，Test類的say方法正確執(zhí)行容诬，也就是我們寫的DiskClassLoader編寫成功。
回首
講了這么大的篇幅沿腰，自定義ClassLoader才姍姍來遲览徒。 很多同學(xué)可能覺得前面有些啰嗦，但我按照自己的思路颂龙，我覺得還是有必要的习蓬。因為我是圍繞一個關(guān)鍵字進行講解的。
關(guān)鍵字是什么厘托？
關(guān)鍵字 路徑
- 從開篇的環(huán)境變量
- 到3個主要的JDK自帶的類加載器
- 到自定義的ClassLoader
它們的關(guān)聯(lián)部分就是路徑友雳，也就是要加載的class或者是資源的路徑稿湿。
BootStrap ClassLoader铅匹、ExtClassLoader、AppClassLoader都是加載指定路徑下的jar包饺藤。如果我們要突破這種限制包斑，實現(xiàn)自己某些特殊的需求流礁，我們就得自定義ClassLoader，自已指定加載的路徑罗丰，可以是磁盤神帅、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)或者其它萌抵。這樣有利于自己的學(xué)習(xí)理解找御。
自定義ClassLoader還能做什么？
突破了JDK系統(tǒng)內(nèi)置加載路徑的限制之后绍填，我們就可以編寫自定義ClassLoader霎桅，然后剩下的就叫給開發(fā)者你自己了。你可以按照自己的意愿進行業(yè)務(wù)的定制讨永，將ClassLoader玩出花樣來滔驶。
玩出花之Class解密類加載器
常見的用法是將Class文件按照某種加密手段進行加密，然后按照規(guī)則編寫自定義的ClassLoader進行解密卿闹，這樣我們就可以在程序中加載特定了類揭糕，并且這個類只能被我們自定義的加載器進行加載，提高了程序的安全性锻霎。
1.定義加密解密協(xié)議
加密和解密的協(xié)議有很多種著角，具體怎么定看業(yè)務(wù)需要。在這里旋恼，為了便于演示雇寇，我簡單地將加密解密定義為異或運算。當一個文件進行異或運算后蚌铜，產(chǎn)生了加密文件锨侯，再進行一次異或后，就進行了解密冬殃。
2.編寫加密工具類
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
public class FileUtils {
public static void test(String path){
File file = new File(path);
try {
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(path+"en");
int b = 0;
int b1 = 0;
try {
while((b = fis.read()) != -1){
//每一個byte異或一個數(shù)字2
fos.write(b ^ 2);
}
fos.close();
fis.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
} catch (FileNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
我們再寫測試代碼
FileUtils.test("D:\\lib\\Test.class");
編寫自定義classloader囚痴，DeClassLoader
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
public class DeClassLoader extends ClassLoader {
private String mLibPath;
public DeClassLoader(String path) {
mLibPath = path;
}
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
String fileName = getFileName(name);
File file = new File(mLibPath, fileName);
try {
FileInputStream is = new FileInputStream(file);
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
int len = 0;
byte b = 0;
try {
while ((len = is.read()) != -1) {
// 將數(shù)據(jù)異或一個數(shù)字2進行解密
b = (byte) (len ^ 2);
bos.write(b);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
byte[] data = bos.toByteArray();
is.close();
bos.close();
return defineClass(name, data, 0, data.length);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return super.findClass(name);
}
// 獲取要加載 的class文件名
private String getFileName(String name) {
int index = name.lastIndexOf('.');
if (index == -1) {
return name + ".classen";
} else {
return name.substring(index + 1) + ".classen";
}
}
}
測試
我們可以在ClassLoaderTest.java中的main方法中如下編碼：
DeClassLoader diskLoader = new DeClassLoader("D:\\lib");
try {
//加載class文件
Class c = diskLoader.loadClass("com.wwj.test.Test");
if(c != null){
try {
Object obj = c.newInstance();
Method method = c.getDeclaredMethod("say",null);
//通過反射調(diào)用Test類的say方法
method.invoke(obj, null);
} catch (InstantiationException | IllegalAccessException
| NoSuchMethodException
| SecurityException |
IllegalArgumentException |
InvocationTargetException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
查看運行結(jié)果是：
可以看到了，同樣成功了∩笤幔現(xiàn)在深滚，我們有兩個自定義的ClassLoader:DiskClassLoader和DeClassLoader，我們可以嘗試一下涣觉，看看DiskClassLoader能不能加載Test.classen文件也就是Test.class加密后的文件痴荐。
我們首先移除D:\lib\Test.class文件，只剩下一下Test.classen文件官册，然后進行代碼的測試生兆。
DeClassLoader diskLoader1 = new DeClassLoader("D:/lib");
try {
//加載class文件
Class<?> c = diskLoader1.loadClass("com.wwj.test.Test");
if(c != null){
try {
Object obj = c.newInstance();
Method method = c.getDeclaredMethod("say",null);
//通過反射調(diào)用Test類的say方法
method.invoke(obj, null);
} catch (InstantiationException | IllegalAccessException
| NoSuchMethodException
| SecurityException |
IllegalArgumentException |
InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
DiskClassLoader diskLoader = new DiskClassLoader("D:/lib");
try {
//加載class文件
Class<?> c = diskLoader.loadClass("com.wwj.test.Test");
if(c != null){
try {
Object obj = c.newInstance();
Method method = c.getDeclaredMethod("say",null);
//通過反射調(diào)用Test類的say方法
method.invoke(obj, null);
} catch (InstantiationException | IllegalAccessException
| NoSuchMethodException
| SecurityException |
IllegalArgumentException |
InvocationTargetException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
運行結(jié)果：
Context ClassLoader 線程上下文類加載器
前面講到過Bootstrap ClassLoader、ExtClassLoader膝宁、AppClassLoader鸦难，現(xiàn)在又出來這么一個類加載器根吁，這是為什么？
前面三個之所以放在前面講合蔽，是因為它們是真實存在的類击敌，而且遵從”雙親委托“的機制。而ContextClassLoader其實只是一個概念拴事。
查看Thread.java源碼可以發(fā)現(xiàn)
public class Thread implements Runnable {
/* The context ClassLoader for this thread */
private ClassLoader contextClassLoader;
public void setContextClassLoader(ClassLoader cl) {
SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
if (sm != null) {
sm.checkPermission(new RuntimePermission("setContextClassLoader"));
}
contextClassLoader = cl;
}
public ClassLoader getContextClassLoader() {
if (contextClassLoader == null)
return null;
SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
if (sm != null) {
ClassLoader.checkClassLoaderPermission(contextClassLoader,
Reflection.getCallerClass());
}
return contextClassLoader;
}
}
contextClassLoader只是一個成員變量沃斤，通過setContextClassLoader()方法設(shè)置，通過getContextClassLoader()設(shè)置刃宵。
每個Thread都有一個相關(guān)聯(lián)的ClassLoader轰枝，默認是AppClassLoader。并且子線程默認使用父線程的ClassLoader除非子線程特別設(shè)置组去。
總結(jié)
ClassLoader用來加載class文件的鞍陨。
系統(tǒng)內(nèi)置的ClassLoader通過雙親委托來加載指定路徑下的class和資源。
可以自定義ClassLoader一般覆蓋findClass()方法从隆。
ContextClassLoader與線程相關(guān)诚撵，可以獲取和設(shè)置，可以繞過雙親委托的機制键闺。
