类的加载和双亲委派模型

Posted 2020-08-28

类加载器基本概念

顾名思义，类加载器（class loader）用来加载 Java 类到 Java 虚拟机中。一般来说，Java 虚拟机使用 Java 类的方式如下：Java 源程序（.java 文件）在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码（.class 文件）。类加载器负责读取 Java 字节代码，并转换成 java.lang.Class类的一个实例。

任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在java虚拟机中的唯一性。

类加载器类型

• 启动类(引导类)加载器 Bootstrap ClassLoader, 虚拟机的一部分，由c++实现。负责加载<JAVA_HOME>/lib下的类库
• 扩展类加载器 Extension ClassLoader, sun.misc.Launcher$ExtClassLoader.负载加载<JAVA_HOME>/lib/ext下的类库
• 应用程序类加载器 Application ClassLoader ,sun.misc.Launcher$AppClassLoader, 它是System.getClassLoader()的返回值，也称为系统类加载器。负责加载用户类路径上所指定的类库。如果应用程序没有自定义过类加载器，一般它就是默认的类加载器。Thread.currentThread.getContextClassLoader，如果没有setContextClassLoader,默认也是它。

 

双亲委派模型

 

双亲委派模型的过程：如果一个类加载器收到了类加载的请求，首先不会自己去加载，而是把请求为派给自己的父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此。因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中。只有当父类反馈自己无法完成这个加载请求时，子类加载器才会尝试自己完成。

好处就是：Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。不会造成混乱。

破坏双亲委派模型

双亲委派模型只是推荐，而非强制。有三次大规模破坏该模型的情况。

1. JDK 1.0->1.2 , loadClass() -> findClass()
2. 模型缺陷：JNDI服务，SPI扩展类是由厂商自己实现，而启动类加载又不可能认识这些类。只好引入 线程上下文 类加载器Thread Context ClassLoader. 该类加载器可以通过setContextClassLoader()设置，如果创建线程时未设置，将会从父线程继承。如果在应用的全局范围内都没有设置，那就默认是AppClassLoader.  有了这个，JNDI服务就可以去加载所需的SPI扩展代码，也就是父类加载器请求子类加载器去完成类加载的动作。这其实也就违背了双亲委派模型的一般性原则，但无可奈何。
3. 程序动态性的追求: “热替换” , OSGI. JSR-291

 

开发自己的类加载器

 

继承 java.lang.ClassLoader,覆盖findClass(String name)即可。

java.lang.ClassLoader类的方法 loadClass()封装了前面提到的代理模式的实现。该方法会首先调用 findLoadedClass()方法来检查该类是否已经被加载过；如果没有加载过的话，会调用父类加载器的 loadClass()方法来尝试加载该类；如果父类加载器无法加载该类的话，就调用 findClass()方法来查找该类。因此，为了保证类加载器都正确实现代理模式，在开发自己的类加载器时，最好不要覆写 loadClass()方法，而是覆写 findClass()方法。

 

示例：

public class FileSystemClassLoader extends ClassLoader { 

    private String rootDir; 

    public FileSystemClassLoader(String rootDir) { 
        this.rootDir = rootDir; 
    } 

    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { 
        byte[] classData = getClassData(name); 
        if (classData == null) { 
            throw new ClassNotFoundException(); 
        } 
        else { 
            return defineClass(name, classData, 0, classData.length); 
        } 
    } 

    private byte[] getClassData(String className) { 
        String path = classNameToPath(className); 
        try { 
            InputStream ins = new FileInputStream(path); 
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); 
            int bufferSize = 4096; 
            byte[] buffer = new byte[bufferSize]; 
            int bytesNumRead = 0; 
            while ((bytesNumRead = ins.read(buffer)) != -1) { 
                baos.write(buffer, 0, bytesNumRead); 
            } 
            return baos.toByteArray(); 
        } catch (IOException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
        return null; 
    } 

    private String classNameToPath(String className) { 
        return rootDir + File.separatorChar 
                + className.replace(‘.‘, File.separatorChar) + ".class"; 
    } 
 }

defineClass()方法负责把字节码转为java.lang.Class类的实例。