重温Java的类加载机制

Posted 2020-09-26 zzfx

http://blog.csdn.net/hitxueliang/article/details/19992851

首先简要的说一下类加载器

 

我们知道，虚拟机的指令存储在以.class为扩展名的类文件中。那么虚拟机如何调用这些.class文件呢。先看一下虚拟机执行的步骤：

1.     虚拟机有一个有一个用于类加载的机制，用于从数据源中读取类文件，这个源可以是磁盘文件或者web上的文件，这里假设要加载的雷文佳是TestLoader。

2.     如果TestLoader这个类拥有类型为其他类的实例或者是某个类的子类，也就是说它和其他类产生关联或者依赖，那么相关的类也会被加载

3.     虚拟机执行TestLoader中的main方法

4.     如果main方法中有对其他类的依赖，那么加载相应的类。

可见联系虚拟机和我们的程序的“中间人”就是类加载器，用什么就加载什么。类加载器是有其自身的体系的。每一个Java程序至少拥有三个类加载器：

引导类加载器：

 

引导类加载器负责加载系统类，通常从rt.jar中加载，引导类加载器是隶属于虚拟机体系的一部分，而且实现通常是C语言实现的。引导类加载器没有对应的ClassLoader对象，例如：

System.out.println("----------测试引导类加载器-------------");
System.out.println("Class的加载器:"+Class.class.getClassLoader().getSystemClassLoader());
System.out.println("TestLoader的加载器:"+TestLoader.class.getClassLoader());
System.out.println("Stirng的类加载器:"+String.class.getClassLoader());
System.out.println("ArrayList的类加载器:"+ArrayList.class.getClassLoader());
System.out.println("----------测试引导类加载器-------------\n");

 

那么对应的结果如下：

----------测试引导类加载器-------------
Class的加载器:[email protected]
TestLoader的加载器:[email protected]
Stirng的类加载器:null
ArrayList的类加载器:null
----------测试引导类加载器-------------

 

显然我们知道ArrayList,String以及基本类型的封装类是属于rt.jar的，这与结果符合。

 

扩展类加载器：

 

扩展类加载器用于从jre/lib/ext目录加载扩展类。可以将你的jar放到这个目录下，这样就没有任何路径问题了，但有个问题要注意：如果将你的jar放到了jre/lib/ext下，如果你的类中调用了系统类或者其他扩展类，那么你就摊上事了，因为扩展类加载器并不使用类路径，这就导致，你是找不到的，所以在使用扩展路径来解决类文件冲突前，要考虑规避这个问题。

系统类加载器：

 

系统类加载器用于加载应用类，可以找到classpath里面指定的jar中的类。

扩展类加载器和系统类加载器都是采用java实现的，都是URLClassLoader的实例，关系图呢，可以看下面的图所示，在这里可以看到AppClassLoader就是我们上面打印出来的系统类加载器，而他正是URLClassLoader的子类

 

 

类加载器的层次结构

 

类加载器有一个等级结构，可以认为默认的是上层优先的原则。除了引导类加载器外其他的类加载器都有一个父类加载器。根据规定，每个类加载器都会先为其父类加载器提供工作机会，如果父类不能完成此项任务，他才会自己去做。例如你要系统类加载器加载一个String类型时，首先系统类加载器，会让他的父亲即扩展类加载器去尝试加载，那么扩展类加载器也会让他的父亲——引导类加载器去尝试加载，引导类加载器是顶层的了，他一看这个任务是我的菜，那么他就会完成此项任务。

类的加载器层次结构如下如所示

 

虽然大多数的时候你不必担心类加载的层次结构。通常类是由其他的类的需要而被加载的，而这个过程对于大多数人是透明的。但如果你想干涉这个过程，也是可以的。下面介绍如何自己去指定加载器。

这里就在一个main函数中说明。每一个线程都有一个对类的加载器的引用，称为上下文类加载器。

Thread t=Thread.currentThread();
System.out.println("当前主线程的类加载器是："+t.getContextClassLoader());
t.setContextClassLoader(new MyLoader("Hello world"));
ClassLoader loader=t.getContextClassLoader();
System.out.println("设置加载器，采用自己的类加载器："+t.getContextClassLoader());

 

这里先获取当前线程的类加载器，之后再指定为自己的类加载器。

这里说明一下，主线程的加载器是系统类加载器。当新建一个线程时，他的上下文加载器会被设定为创建者的上下文类加载器。因此如果你不去干预，那么依旧是系统类加载器。

如何实现自己的类加载器？

实现自己的类加载器实际很简单，只需要继承ClassLoader类即可，然后覆盖findClass方法即可。当调用我们的类加载器时，首先他会将这个工作交给父亲去做，父类中的LoadClass方法将去做，发现这个类没有加载过或者不能加载时，才去调用findClass方法。

FindClass方法要实现的任务是：

1.     加载字节码

2.     调用父类的definClass方法，向虚拟机提供字节码。

我的加载器

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;




public class MyLoader extends ClassLoader{


private String key;
public MyLoader(String key){
this.key=key;
System.out.println(key+" ,自己的类加载器被实例化了");
}
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
byte[] classbytes=null;
classbytes=loadClassBytes(name);
Class<?> cl=defineClass(null, classbytes, 0, classbytes.length);
if(cl==null){
System.out.println("失败");
return null;
}
return cl;
}
//读取文件，返回字节数组
private byte[] loadClassBytes(String name){
FileInputStream in=null;
try {
in=new FileInputStream(name);
ByteArrayOutputStream buffer=new ByteArrayOutputStream();
int ch;
while((ch=in.read())!=-1){
byte b=(byte) ch;
buffer.write(b);
}
in.close();
return buffer.toByteArray();
} catch (FileNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}

 

被加载的类

public class ToBeLoad {


public static void main(String[] args) {
System.out.println("被加载的类main方法执行了");
System.out.println(args[0]);


}


}

 

测试类：

import java.io.File;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;




public class TestLoader {


public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
System.out.println("----------测试引导类加载器-------------");
System.out.println("Class的加载器:"+Class.class.getClassLoader().getSystemClassLoader());
System.out.println("TestLoader的加载器:"+TestLoader.class.getClassLoader());
System.out.println("Stirng的类加载器:"+String.class.getClassLoader());
System.out.println("ArrayList的类加载器:"+ArrayList.class.getClassLoader());
System.out.println("----------测试引导类加载器-------------\n");


File f=new File("E://WorkSpace//JavaSE//MyTest//bin//ToBeLoad.class");

Thread t=Thread.currentThread();
System.out.println("当前主线程的类加载器是："+t.getContextClassLoader());
t.setContextClassLoader(new MyLoader("Hello world"));
ClassLoader loader=t.getContextClassLoader();
System.out.println("设置加载器，采用自己的类加载器："+t.getContextClassLoader());

Class<?> c=loader.loadClass(f.getAbsolutePath());
Method[] m=c.getMethods();
m[0].invoke(null, (Object)new String[]{"1"});



}


}