Java類加載器層次結構原理解析
類加載器的層次結構:
引導類加載器(bootstrap class loader)
用來加載java的核心庫(JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar,或sun.boot.class.path路徑下的內容),是用原生代碼來實現的(C實現的),并不繼承自java.lang.ClassLoader。
加載擴展類和應用程序類加載器,并指定它們的父類加載器。
擴展類加載器(extensions class loader)
用來加載java的擴展庫(JAVA_HOME/jre/lib/ext/*.jar,或java.ext.dirs路徑下的內容)java虛擬機的實現會提供一個擴展庫目錄。該類加載器在此目錄里面查找并加載java類。
有sun.miscLauncher$ExtClassLoader實現,繼承自java.lang.ClassLoader
應用程序類加載器(application class loader)
它根據java應用的類路徑(classpath,java.class.path路徑)來加載指定路徑的類,一般來說,java應用的類都是由它來完成加載的
由sun.misc.Launcher$AppClassLoader實現,繼承自java.lang.ClassLoader
自定義類加載器
開發人員可以通過繼承java.lang.ClassLoader類的方式實現自己的類加載器,以滿足一些特殊的需求。
說明:在java中由于類的加載采用的是雙親委托機制,上面幾種類加載器是父子關系,其中引導類加載器為基礎。
ClassLoader類介紹
作用:
java.lang.ClassLoader類的基本職責就是根據一個指定的類的名稱找到或者生成其對應的字節代碼,然后從這些字節代碼中定義出一個java類,即java.lang.Class類的一個實例。
除此之外,ClassLoader還負責加載java應用所需的資源文件,如圖像文件和配置文件等。
相關方法:
getParent()返回該類加載器的父類加載器 loadClass(String name)加載名稱為name的類,返回的結果是java.lang.Class類的實例 findClass(String name)查找名稱為name的類,返回的結果是java.lang.Class類的實例 findLoadedClass(String name)查找名稱為name的已經被加載過的類,返回的結果是java.lang.Class類的實例 defineClass(String name,byte[] b,int off,int len)把字節數組b中的內容轉換成java類,返回的結果是java.lang.Class類的實例。這個方法被聲明為final的。 resolveClass(Class<?> c)鏈接指定的java類。代碼測試類加載器:
public class Demo02 { public static void main(String[] args) { System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader()); System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent());; System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent().getParent());; }}
輸出:
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@1016632
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@dc6a77
null
依次為應用加載器、擴展加載器和引導加載器(但是引導加載為原生代碼所寫,因此獲取不到,為null)。
類加載器的代理模式:
代理模式:交給其他加載器來加載指定的類。
雙親委托機制:
就是某個特定的類加載器在接到加載類的請求時,首先將加載任務委托給父類加載器,以此追溯,直到最高的爺爺輩的,如果父類加載器可以完成類加載任務,就成功返回;只有父類加載器無法完成此加載任務時,才自己去加載。
雙親委托機制是為了保證java核心庫的類型安全(這種機制就保證不會出現用戶自己能定義java.lang.Object類的情況)。
類加載器除了用于加載類,也是安全的最基本的屏障。
雙親委托機制是代理模式的一種:
并不是所有的類加載器都采用雙親委托機制。
tomcat服務器類加載器也使用代理模式,所不同的是它是首先嘗試自己去加載某個類,如果找不到再代理給父類加載器。這與一般類加載器的順序是相反的。
自定義類加載器的流程:
繼承:java.lang.ClassLoader
首先檢查請求的類型是否已經被這個類裝載器裝載到命名空間中,如果已經裝載,則返回
委派類將加載請求給父類加載器,如果父類加載器能夠完成,則返回父類加載器加載的Class實例
調用本類加載器的findClass()方法,師徒獲取對應的字節碼,如果獲取得到,則調用defineClass()導入類型到方法區;如果獲取不到對應的字節碼或者其它原因失敗,則返回異常給loadClass(),loadClass()轉拋異常,終止加載過程
注:被兩個加載器加載的同一個類,Jvm不認為是相同的類。
示例代碼如下:
package com.test;import java.io.ByteArrayOutputStream;import java.io.FileInputStream;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;/** * 自定義文件系統加載器 * @author We.lxk * */public class FileSystemClassLoader extends ClassLoader{ private String rootDir; public FileSystemClassLoader(String rootDir) { this.rootDir = rootDir; } private byte[] getClassData(String classname){ //com.test.User -> rootDir/com/test/User String path = rootDir +'/'+classname.replace('.', '/')+'.class'; //IOUtils 可以使用它將讀取的流數據轉換為字節數組 InputStream is = null; ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); try{ is = new FileInputStream(path); byte[] buffer = new byte[1024]; int temp = 0; while((temp=is.read(buffer))!=-1){baos.write(buffer, 0, temp); } return baos.toByteArray(); }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); return null; }finally{try { if(is!=null) is.close();} catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace();}try { if(baos!=null) baos.close();} catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace();} } } @Override public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException { Class<?> c = findLoadedClass(name);//應該先查詢有沒有加載過這個類。已經加載,則直接返回加載好的類。 if(c!=null){ return c; }else{ ClassLoader parent = this.getParent(); try{//System.out.println('hello');c = parent.loadClass(name); //委派給父類加載 }catch(Exception e){//e.printStackTrace(); } if(c!=null){return c; }else{byte[] classData = getClassData(name);if(classData==null){ throw new ClassNotFoundException();}else{ c = defineClass(name, classData, 0, classData.length);} } } return c; }}
測試代碼:
package com.test;/** * 測試自定義的FileSystemClassLoader * @author We.lxk * */public class Demo03 { public static void main(String[] args) throws Exception { FileSystemClassLoader loader = new FileSystemClassLoader('D:/myJava'); FileSystemClassLoader loader2 = new FileSystemClassLoader('D:/myJava');Class<?> c = loader.loadClass('com.test.Demos'); Class<?> c2 = loader.loadClass('com.test.Demos'); Class<?> c3 = loader2.loadClass('com.test.Demos');Class<?> c4 = loader2.loadClass('java.lang.String'); Class<?> c5 = loader.loadClass('com.test.Demo'); System.out.println(c.hashCode()+' '+c.getClassLoader()); System.out.println(c2.hashCode()+' '+c2.getClassLoader()); System.out.println(c3.hashCode()+' '+c3.getClassLoader()); System.out.println(c4.hashCode()+' '+c4.getClassLoader()); System.out.println(c5.hashCode()+' '+c5.getClassLoader()); //System.out.println(.getClassLoader()); }}
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