深入理解java：1.1.类加载器

Posted 2020-09-13 张俊鸿

从java的动态性到类加载机制

 

我们知道，Java是一种动态语言。

那么怎样理解这个“动态”呢？

或者说一门语言具备了什么特性，才能称之为动态语言呢？

 

对于java，我是这样理解的。

我们都知道JVM（java虚拟机）执行的不是本地机器码指令，

而是执行一种称之为字节码的指令（存在于class文件中）。

这就要求虚拟机在真正执行字节码之前，先把相关的class文件加载到内存中。

虚拟机不是一次性加载所有需要的class文件，因为它在执行的时候根本不会知道以后会用到哪些class文件。

它是每用到一个类，就会在运行时“动态地”加载和这个类相关的class文件。

这就是java被称之为动态性语言的根本原因。

除了动态加载类之外，还会动态的初始化类，对类进行动态链接。

 

在JVM中负责对类进行加载的正是本文要介绍的类加载器（ClassLoader），所以，类加载器是JVM不可或缺的重要组件。

 

java中的类加载器及类加载器工作原理

 

java中（指的是javase）有三种类加载器。

每个类加载器在创建的时候已经指定他们对应的目录, 也就是说每个类加载器去哪里加载类是确定的，我认为在ClassLoader类中应该会有getTargetPath()之类的方法, 得到他们对应的路径，找了找jdk的文档,发现是没有的。

以下是这三种类加载器和他们对应的路径：

 

 * AppClassLoader  --   加载classpath指定的路径中的类

 * ExtClassLoader   --   加载jre/lib/ext目录下或者java.ext.dirs系统属性定义的目录下的类

 * BootStrap           --   加载JRE/lib/rt.jar中的类

 

那么类加载器是如何工作的呢？

可以参看jdk中ClassLoader类的源码。这个类的实现使用了模板方法模式，首先是loadClass方法来加载类，loadClass方法又调用了findClass方法，该方法读取并返回类文件的数据，findClass方法返回后，loadClass方法继续调用defineClass方法，将返回的数据加工成虚拟机运行时可识别的类型信息。

所以，我们如果开发自己的类加载器，只需要继承jdk中的ClassLoader类，并覆盖findClass方法就可以了，剩下的而工作，父类会完成。

1. class MyClassLoader extends ClassLoader {  
2.     @Override  
3.     public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {  
4.         String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";  
5.         InputStream in = getClass().getResourceAsStream(fileName);  
6.         if (in == null) {  
7.             return super.loadClass(name);  
8.         }  
9.         byte[] b = null;  
10.         try {  
11.             b = new byte[in.available()];  
12.             in.read(b);  
13.             in.close();  
14.         } catch (IOException e) {  
15.             e.printStackTrace();  
16.         }  
17.         return defineClass(name, b, 0, b.length);  
18.     }  
19. }  

其他java平台有的根据自己的需求，实现了自己特定的类加载器，

例如javaee平台中的tomcat服务器，Android平台中的dalvik虚拟机也定义了自己的类加载器。

 

虚拟机加载类有两种方式，一种方式就是上面提到的ClassLoader.loadClass()方法，

另一种是使用反射API，Class.forName()方法，其实Class.forName()方法内部也是使用的ClassLoader。

指定参数ClassLoader的话就用指定的；否则，返回的是调用者的类加载器。

Class类中forName方法的实现如下：

[java] 

 

1. public static Class<?> forName(String name, boolean initialize,  
2.                    ClassLoader loader)  
3.         throws ClassNotFoundException  
4.     {  
5.     if (loader == null) {  
6.         SecurityManager sm = System.getSecurityManager();  
7.         if (sm != null) {  
8.         ClassLoader ccl = ClassLoader.getCallerClassLoader();  
9.         if (ccl != null) {  
10.             sm.checkPermission(  
11.             SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);  
12.         }  
13.         }  
14.     }  
15.     return forName0(name, initialize, loader);  
16.     }  
17.   
18.     /** Called after security checks have been made. */  
19.     private static native Class forName0(String name, boolean initialize,  
20.                         ClassLoader loader)  
21.     throws ClassNotFoundException;