ClassLoader的分析与使用
来源：互联网 发布：linux 添加管理员用户 编辑：程序博客网 时间：2024/05/16 12:10
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深入学习ClassLoader原理与学习自定义ClassLoader的使用
JAVA自带的三个类加载器
Java语言系统自带有三个类加载器:
- Bootstrap ClassLoader 最顶层的加载类，主要加载核心类库，%JRE_HOME%\lib下的rt.jar、resources.jar、charsets.jar和class等。另外需要注意的是可以通过启动jvm时指定-Xbootclasspath和路径来改变Bootstrap ClassLoader的加载目录。比如java -Xbootclasspath/a:path被指定的文件追加到默认的bootstrap路径中。我们可以打开我的电脑，在上面的目录下查看，看看这些jar包是不是存在于这个目录。
- Extention ClassLoader 扩展的类加载器，加载目录%JRE_HOME%\lib\ext目录下的jar包和class文件。还可以加载-D java.ext.dirs选项指定的目录。
- Appclass Loader也称为SystemAppClass 加载当前应用的classpath的所有类。
这三个类加载器各自对应加载的jar包和class文件的位置
public static void main(String[] args) { System.out.println("BootstrapClassLoader加载Jar包路径: "+System.getProperty("sun.boot.class.path")); System.out.println("ExtClassLoader加载Jar包路径: "+System.getProperty("java.ext.dirs")); System.out.println("AppClassLoader加载Jar包路径: "+System.getProperty("java.class.path")); }输出
BootstrapClassLoader加载Jar包路径: /opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/resources.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/rt.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/sunrsasign.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/jsse.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/jce.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/charsets.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/jfr.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/classesExtClassLoader加载Jar包路径: /opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/ext:/usr/java/packages/lib/extAppClassLoader加载Jar包路径: /opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/charsets.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/deploy.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/ext/cldrdata.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/ext/dnsns.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/ext/jaccess.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/ext/jfxrt.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/ext/localedata.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/ext/nashorn.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/ext/sunec.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/ext/sunjce_provider.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/ext/sunpkcs11.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/ext/zipfs.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/javaws.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/jce.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/jfr.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/jfxswt.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/jsse.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/management-agent.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/plugin.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/resources.jar:/opt/jdk1.8.0_144/jre/lib/rt.jar:/home/duoyi/IdeaProjects/ClassLoaderTest/out/production/ClassLoaderTest:/home/duoyi/idea-IC-172.4155.36/lib/idea_rt.jar父加载器和父类
查阅ClassLoader源码中构造方法
“`java
private final ClassLoader parent;
private ClassLoader(Void unused, ClassLoader parent) {
this.parent = parent;
…
}
protected ClassLoader() {
this(checkCreateClassLoader(), getSystemClassLoader());
}
public final ClassLoader getParent() {
if (parent == null)
return null;
return parent;
}
从构造方法可以知道每个类加载器都有一个parent变量来代表父加载器，所以父加载器并不是继承关系上的父类。当调用的是无参的构造方法时，会由系统默认创建一个ClassLoader来作为当前类加载器的parent，实际上默认就是AppClassLoader。 把各ClassLoader的父加载器打印出来看看：```javaClassLoader cl = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();System.out.println(cl.toString());System.out.println(cl.getParent().toString());System.out.println(cl.getParent().getParent().toString());<div class="se-preview-section-delimiter"></div>输出：
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@677327b6Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException at PckA.ClassLoaderTest.main(ClassLoaderTest.java:86)<div class="se-preview-section-delimiter"></div>可以看到一般我们继承ClassLoader来实现的自定义ClassLoader的父加载器，都是AppClassLoader，AppClassLoader的父加载器是ExtCLassLoader，但是ExtClassLoader居然不存在父加载器，看构造方法就知道每个ClassLoader都是有父加载器的，这不是互相矛盾了。其实不然，ExtClassLoader的父加载器就是BootstrapClassLoader，但是Bootstrap是通过C++实现的，所以Java无法拿到它的引用，自然为null了。
继承关系图：
### 全盘负责与双亲委托
全盘负责 是指当一个ClassLoader装载一个类时，除非显示地使用另一个ClassLoader，则该类所依赖及引用的类也由这个CladdLoader载入。
真正加载class字节码文件生成Class对象由“双亲委派”机制完成。
“双亲委派”机制加载Class的具体过程是：
1. 源ClassLoader先判断该Class是否已加载，如果已加载，则返回Class对象；如果没有则委托给父类加载器。
1. 父类加载器判断是否加载过该Class，如果已加载，则返回Class对象；如果没有则委托给祖父类加载器。
1. 依此类推，直到始祖类加载器（BootstrapClassLoader）。
1. 始祖类加载器判断是否加载过该Class，如果已加载，则返回Class对象；如果没有则尝试从其对应的类路径下寻找class字节码文件并载入。如果载入成功，则返回Class对象；如果载入失败，则委托给始祖类加载器的子类加载器。
1. 始祖类加载器的子类加载器尝试从其对应的类路径下寻找class字节码文件并载入。如果载入成功，则返回Class对象；如果载入失败，则委托给始祖类加载器的孙类加载器。
1. 依此类推，直到源ClassLoader。
源ClassLoader尝试从其对应的类路径下寻找class字节码文件并载入。如果载入成功，则返回Class对象；如果载入失败，源ClassLoader不会再委托其子类加载器，而是抛出异常。
“双亲委派”机制只是Java推荐的机制，并不是强制的机制。
我们可以继承java.lang.ClassLoader类，实现自己的类加载器。如果想保持双亲委派模型，就应该重写findClass(name)方法；如果想破坏双亲委派模型，可以重写loadClass(name)方法。
自定义ClassLoader
findClass、defineClass和loadClass
通常自定义ClassLoader，我们都要重写findClass方法，在其中调用defineClass来返回我们想要加载的特定的那个类
/** * Finds the class with the specified <a href="#name">binary name</a>. * This method should be overridden by class loader implementations that * follow the delegation model for loading classes, and will be invoked by * the {@link #loadClass <tt>loadClass</tt>} method after checking the * parent class loader for the requested class. The default implementation * throws a <tt>ClassNotFoundException</tt>. */ protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { throw new ClassNotFoundException(name); }<div class="se-preview-section-delimiter"></div>defineClass就不深究源码了，根据参数就知道，根据类名、bytes[]来重新构造一个Class类，这个bytes就是findClass中找到class文件后，使用流读取进来写入到byte[]中。
/* * * @param name * The expected <a href="#name">binary name</a> of the class, or * <tt>null</tt> if not known * * @param b * The bytes that make up the class data. The bytes in positions * <tt>off</tt> through <tt>off+len-1</tt> should have the format * of a valid class file as defined by * <cite>The Java™ Virtual Machine Specification</cite>. * * @param off * The start offset in <tt>b</tt> of the class data * * @param len * The length of the class data * * @param protectionDomain * The ProtectionDomain of the class * */ protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len, ProtectionDomain protectionDomain) throws ClassFormatError { protectionDomain = preDefineClass(name, protectionDomain); String source = defineClassSourceLocation(protectionDomain); Class<?> c = defineClass1(name, b, off, len, protectionDomain, source); postDefineClass(c, protectionDomain); return c; }<div class="se-preview-section-delimiter"></div>loadClass 则体现了上述的双亲委托机制，一般来说是无需改动，为什么说一般，因为后面要改..
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { synchronized (getClassLoadingLock(name)) { Class<?> c = findLoadedClass(name);//源ClassLoader先判断该Class是否已加载 if (c == null) { long t0 = System.nanoTime(); try { if (parent != null) { c = parent.loadClass(name, false);//父类加载器判断是否加载过该Class } else { c = findBootstrapClassOrNull(name);//父类为null时即为BootstrapClassLoader } } catch (ClassNotFoundException e) { } if (c == null) { // If still not found, then invoke findClass in order // to find the class. long t1 = System.nanoTime(); c = findClass(name);//向上查找，向下加载又回到源ClassLoader的findClass方法中 // 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; } }<div class="se-preview-section-delimiter"></div>实例
编写要加载的类 Test.java，其中有静态方法main和实例方法fun，尤其要注意这包名：A.B.C
package A.B.C;public class Test { public static void main(String[] args){ System.out.println("this is main method from Test"); } public void fun(){ System.out.println("this is fun method from Test"); }}<div class="se-preview-section-delimiter"></div>然后将该文件放到 /home/duoyi/Desktop/ClassLoaderDemo/A/B/C 下，在终端里通过javac编译一下得到class文件
编写自定义的ClassLoader类，代码写的很清楚了，也是按照上述流程来：
1. 继承ClassLoader
2. 重写findClass，并在内部通过defineClass创建Class实例
3. 通过反射调用方法
public class ClassLoaderTest extends ClassLoader { private String mLibPath; public ClassLoaderTest(String path) { mLibPath = path; } @Override protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { String fileName = getFileName(name); File file = new File(mLibPath, fileName); try { FileInputStream is = new FileInputStream(file); ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); int len = 0; try { while ((len = is.read()) != -1) { bos.write(len); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } byte[] data = bos.toByteArray(); is.close(); bos.close(); return defineClass(name, data, 0, data.length); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } return super.findClass(name); } //将包名转换为实际路径 private String getFileName(String name) { name = name.replaceAll("\\.","/"); return name+".class"; } public static void main(String[] args) { ClassLoaderTest classLoaderTest = new ClassLoaderTest("/home/duoyi/Desktop/ClassLoaderDemo"); try { Class c = classLoaderTest.findClass("A.B.C.Test"); Object obj = c.newInstance(); Method method1 = c.getDeclaredMethod("main",String[].class); Method method2 = c.getDeclaredMethod("fun",null); method1.invoke(obj, (Object) new String[]{}); method2.invoke(obj,null); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }}<div class="se-preview-section-delimiter"></div>运行 输出：
this is main method from Testthis is fun method from Test考一考
不小心篇幅写的太多了，详情请参考这里，检验你对上述知识的了解程度。
## 参考
一看你就懂，超详细java中的ClassLoader详解
类加载机制：全盘负责和双亲委托
- ClassLoader的分析与使用
- ClassLoader与Tomcat的ClassLoader
- ClassLoader的源码分析
- java的classLoader分析与jettty的WebAppClassLoader
- java的classLoader分析与jettty的WebAppClassLoader
- Java的ClassLoader分析与Jettty的WebAppClassLoader
- Java的ClassLoader分析与Jettty的WebAppClassLoader
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