为什么要自定义ClassLoader进行类加载

Posted 2021-02-06

假如，你开发的java程序都需要从E:classloader1目录下的类文件中加载class，而不是系统指定的系统目录或者classpath目录下加载，则如何解决？ 需要自定义classloader。

ClassLoader：加载各种class文件到JVM中。ClassLoader是抽象类。

类的加载过程分为加载阶段、连接阶段、初始化。

1. 加载阶段：寻找class文件。
2. 连接阶段：验证class文件的正确性；为类的静态变量准备内存，并为其初始化默认值；把类中符号引用转换为直接引用。
3. 初始化阶段：为累的静态变量赋予正确的初始值，也就是在代码的值。

JVM目前对类的初始化时一次lazy。所以何时初始化就会根据不同情况而不同，如果主动使用，则会进行类的初始化。

类的6种主动使用情况：

1. 通过调用静态变量会导致类的初始化。 但是若是静态常量，则不会。
2. 调用静态方法，会导致类的初始化过程。
3. 调用class.forName。
4. 调用子类会导致父类初始化，但是如果只是通过子类调用父内的静态方法后者变量，则不会导致子类初始化。
5. 调用main方法的类也会被初始化。
6. 调用 new关键字，必然会进行类的初始化，但是数组除外。

类的被动使用：除了主动的以外，都是被动的。

类的加载过程中阶段，常量是在javac编译阶段就替换了值，所以不会再类的连接阶段进行默认初始化（给相应类变量一个相关类型在没有被设置时候的默认值）。

类的初始化阶段中，赋值动作和静态语句块的执行代码，这个是按照顺序执行。虚拟机会保证这些动作会优先执行，因此父类的静态变量总是能够得到优先赋值。

JVM默认的加载类去寻找特定的几个目录下的类进行加载。比如当前路径，classpath等。若想自定义路径，或者在加载过程中，有些个性化的需求，则需要自定义加载类进行加载。
自定义加载类，还有一个好处，可以根据需求，进行单独卸载和重新加载，这样就可以进行无需停机的热部署。

下面时自定义加载类的使用方法：

1. 先编写一个简单的类，用于测试被自定义类加载。
   ‘‘‘
   package classLoaderStudy;
   public class ClassLoaderHello {
   static
   {
   System.out.println("hello world");
   }
   public String welcome()
   {
   return "Hello world";
   }

}
‘‘‘

2. 编写自定义加载类，

其中findClass是必须重写的，功能就是读入class文件位字节流，然后调用ClassLoader的自带方法defineClass方法对类在方法区进行定义，这样，才能使用这个自定义类。
‘‘‘
package classLoaderStudy;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
public class MyClassLoader extends ClassLoader{

   private final static Path DEFAULT_CLASS_DIR = Paths.get("E:",  "classloader1");

   private final Path classDir;

   public MyClassLoader()
   {
          super();
          this.classDir = DEFAULT_CLASS_DIR;

   }
   public MyClassLoader(String classDir)
   {
          super();
          this.classDir = Paths.get(classDir);
   }

   public MyClassLoader(String classDir,ClassLoader parent)
   {
          super(parent);
          this.classDir = Paths.get(classDir);
   }

   private byte[] readClassBytes(String name)
   throws ClassNotFoundException
   {
          String classPath = name.replace(".", "/");
          Path classFullPath =  classDir.resolve(Paths.get(classPath+".class"));
          if(!classFullPath.toFile().exists())
          {
                 throw new ClassNotFoundException("The Class "+name+" not  found");
          }
          try(ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream())
          {
                 Files.copy(classFullPath, baos);
                 return baos.toByteArray();
          }
          catch(IOException e)
          {
                 throw new ClassNotFoundException("Load the class "+  name +"  occur error.",e);
          }
   }

   @Override
   /*
    * (non-Javadoc)
    * @see java.lang.ClassLoader#findClass(java.lang.String)
    * 必须要重写这个类
    */
   protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException
   {
          byte[] classBytes = this.readClassBytes(name);
          if(null == classBytes || classBytes.length == 0)
          {
                 throw new ClassNotFoundException("can not load the class ");
          }
          return this.defineClass(name, classBytes, 0,classBytes.length);
   }

   @Override
   public String toString()
   {
          return "My ClassLoader";
   }
   public static void main(String[] args) {
          MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader();
          Class<?> aClass  =null;
          try {
              aClass =  classLoader.loadClass("classLoaderStudy.ClassLoaderHello");
          } catch (ClassNotFoundException e) {
                 e.printStackTrace();
          }
          System.out.println(aClass.getClassLoader());
          try {
                 Object helloWorld = aClass.newInstance();
                 System.out.println(helloWorld);
                 Method welcomeMethod = aClass.getMethod("welcome");
                 String result = (String) welcomeMethod.invoke(helloWorld);
                 System.out.println(result);

          } catch (InstantiationException e) {

                 e.printStackTrace();
          } catch (IllegalAccessException e) {

                 e.printStackTrace();
          }catch (Exception e)
          {
                 e.printStackTrace();
          }

   }

}
‘‘‘

3. 测试

将classLoaderStudy\ClassLoaderHello.class文件拷贝到 E:\classloader1目录下，
如E:\classloader1\classLoaderStudy\ClassLoaderHello.class并将工程中的 ClassLoaderHello.java文件和ClassLoaderHello.class文件删除，从而确保不会加载工程中的这个类，以便测试自定义加载类。
在Eclipse中运行MyClassLoader类，结果如下
‘‘‘
My ClassLoader
hello worldbr/>[email protected]
Hello world
‘‘‘