Java自定义类加载器与双亲委派模型

双亲委派模型并不复杂。自定义类加载器也不难！随便从网上搜一下就能搜出一大把结果，然后copy一下就能用。但是，如果每次想自定义类加载器就必须搜一遍别人的文章，然后复制，这样显然不行。可是自定义类加载器又不经常用，时间久了容易忘记。相信你经常会记不太清loadClass、findClass、defineClass这些函数我到底应该重写哪一个？它们主要是做什么的？本文大致分析了各个函数的流程，目的就是让你看完之后，难以忘记！或者说，延长你对自定义类加载器的记忆时间！随时随地想自定义就自定义！

双亲委派模型

关于双亲委派模型，网上的资料有很多。我这里只简单的描述一下，就当是复习。

什么是双亲委派模型

首先，先要知道什么是类加载器。简单说，类加载器就是根据指定全限定名称将class文件加载到JVM内存，转为Class对象。如果站在JVM的角度来看，只存在两种类加载器:

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：由C++语言实现（针对HotSpot）,负责将存放在< JAVA_HOME> \lib目录或-Xbootclasspath参数指定的路径中的类库加载到内存中。

其他类加载器：由Java语言实现，继承自抽象类ClassLoader。如：

扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责加载\lib\ext目录或java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库。

应用程序类加载器（Application ClassLoader）。负责加载用户类路径（classpath）上的指定类库，我们可以直接使用这个类加载器。一般情况，如果我们没有自定义类加载器默认就是用这个加载器。

双亲委派模型工作过程是：如果一个类加载器收到类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器完成。每个类加载器都是如此，只有当父加载器在自己的搜索范围内找不到指定的类时（即ClassNotFoundException），子加载器才会尝试自己去加载。

为什么需要双亲委派模型

为什么需要双亲委派模型呢？假设没有双亲委派模型，试想一个场景：

黑客自定义一个java.lang.String类，该String类具有系统的String类一样的功能，只是在某个函数稍作修改。比如equals函数，这个函数经常使用，如果在这这个函数中，黑客加入一些“病毒代码”。并且通过自定义类加载器加入到JVM中。此时，如果没有双亲委派模型，那么JVM就可能误以为黑客自定义的java.lang.String类是系统的String类，导致“病毒代码”被执行。

而有了双亲委派模型，黑客自定义的java.lang.String类永远都不会被加载进内存。因为首先是最顶端的类加载器加载系统的java.lang.String类，最终自定义的类加载器无法加载java.lang.String类。

或许你会想，我在自定义的类加载器里面强制加载自定义的java.lang.String类，不去通过调用父加载器不就好了吗?确实，这样是可行。但是，在JVM中，判断一个对象是否是某个类型时，如果该对象的实际类型与待比较的类型的类加载器不同，那么会返回false。
举个简单例子：

ClassLoader1、ClassLoader2都加载java.lang.String类，对应Class1、Class2对象。那么Class1对象不属于ClassLoad2对象加载的java.lang.String类型。

如何实现双亲委派模型？

双亲委派模型的原理很简单，实现也简单。每次通过先委托父类加载器加载，当父类加载器无法加载时，再自己加载。其实ClassLoader类默认的loadClass方法已经帮我们写好了，我们无需去写。

自定义类加载器

几个重要函数

loadClass

loadClass默认实现如下：

public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {        return loadClass(name, false);}

再看看loadClass(String name, boolean resolve)函数：

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)    throws ClassNotFoundException{    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {        // First, check if the class has already been loaded        Class c = findLoadedClass(name);        if (c == null) {            long t0 = System.nanoTime();            try {                if (parent != null) {                    c = parent.loadClass(name, false);                } else {                    c = findBootstrapClassOrNull(name);                }            } catch (ClassNotFoundException e) {                // ClassNotFoundException thrown if class not found                // from the non-null parent class loader            }            if (c == null) {                // If still not found, then invoke findClass in order                // to find the class.                long t1 = System.nanoTime();                c = findClass(name);                // this is the defining class loader; record the stats                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();            }        }        if (resolve) {            resolveClass(c);        }        return c;    }}

从上面代码可以明显看出，loadClass(String, boolean)函数即实现了双亲委派模型！整个大致过程如下：

首先，检查一下指定名称的类是否已经加载过，如果加载过了，就不需要再加载，直接返回。

如果此类没有加载过，那么，再判断一下是否有父加载器；如果有父加载器，则由父加载器加载（即调用parent.loadClass(name, false);）.或者是调用bootstrap类加载器来加载。

如果父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类，那么调用当前类加载器的findClass方法来完成类加载。

话句话说，如果自定义类加载器，就必须重写findClass方法！

find Class

findClass的默认实现如下：

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {        throw new ClassNotFoundException(name);}

可以看出，抽象类ClassLoader的findClass函数默认是抛出异常的。而前面我们知道，loadClass在父加载器无法加载类的时候，就会调用我们自定义的类加载器中的findeClass函数，因此我们必须要在loadClass这个函数里面实现将一个指定类名称转换为Class对象.
如果是是读取一个指定的名称的类为字节数组的话，这很好办。但是如何将字节数组转为Class对象呢？很简单，Java提供了defineClass方法，通过这个方法，就可以把一个字节数组转为Class对象。

defineClass

defineClass主要的功能是：
将一个字节数组转为Class对象，这个字节数组是class文件读取后最终的字节数组。如，假设class文件是加密过的，则需要解密后作为形参传入defineClass函数。

defineClass默认实现如下：

protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)        throws ClassFormatError  {        return defineClass(name, b, off, len, null);}

函数调用过程

上一节所提的函数调用过程如下：

简单示例

首先，我们定义一个待加载的普通Java类:Test.java。放在com.huachao.cl包下:

package com.huachao.cl;public class Test {    public void hello() {        System.out.println("恩，是的，我是由 " + getClass().getClassLoader().getClass()                + " 加载进来的");    }}

注意：
如果你是直接在当前项目里面创建，待Test.java编译后，请把Test.class文件拷贝走，再将Test.java删除。因为如果Test.class存放在当前项目中，根据双亲委派模型可知，会通过sun.misc.Launcher$AppClassLoader 类加载器加载。为了让我们自定义的类加载器加载，我们把Test.class文件放入到其他目录。

在本例中，我们Test.class文件存放的目录如下：

---

class文件目录
接下来就是自定义我们的类加载器：

import java.io.FileInputStream;import java.lang.reflect.Method;public class Main {    static class MyClassLoader extends ClassLoader {        private String classPath;        public MyClassLoader(String classPath) {            this.classPath = classPath;        }        private byte[] loadByte(String name) throws Exception {            name = name.replaceAll("\\.", "/");            FileInputStream fis = new FileInputStream(classPath + "/" + name                    + ".class");            int len = fis.available();            byte[] data = new byte[len];            fis.read(data);            fis.close();            return data;        }        protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {            try {                byte[] data = loadByte(name);                return defineClass(name, data, 0, data.length);            } catch (Exception e) {                e.printStackTrace();                throw new ClassNotFoundException();            }        }    };    public static void main(String args[]) throws Exception {        MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("D:/test");        Class clazz = classLoader.loadClass("com.huachao.cl.Test");        Object obj = clazz.newInstance();        Method helloMethod = clazz.getDeclaredMethod("hello", null);        helloMethod.invoke(obj, null);    }}

最后运行结果如下：
恩，是的，我是由 class Main$MyClassLoader 加载进来的