Java类加载器ClassLoader的说明

来源:互联网 发布:武汉软件测试招聘 编辑:程序博客网 时间:2024/03/29 20:47

(1)API文档内容如下:

类加载器是负责加载类的对象。ClassLoader 类是一个抽象类。如果给定类的二进制名称,那么类加载器会试图查找或生成构成类定义的数据。一般策略是将名称转换为某个文件名,然后从文件系统读取该名称的“类文件”。

每个 Class 对象都包含一个对定义它的 ClassLoader 的引用。

数组类的 Class 对象不是由类加载器创建的,而是由 Java 运行时根据需要自动创建。数组类的类加载器由 Class.getClassLoader() 返回,该加载器与其元素类型的类加载器是相同的;如果该元素类型是基本类型,则该数组类没有类加载器。

应用程序需要实现 ClassLoader 的子类,以扩展 Java 虚拟机动态加载类的方式。

类加载器通常由安全管理器使用,用于指示安全域。

ClassLoader 类使用委托模型来搜索类和资源。每个 ClassLoader 实例都有一个相关的父类加载器。需要查找类或资源时,ClassLoader 实例会在试图亲自查找类或资源之前,将搜索类或资源的任务委托给其父类加载器。虚拟机的内置类加载器(称为 “bootstrap class loader”)本身没有父类加载器,但是可以将它用作 ClassLoader 实例的父类加载器。

通常情况下,Java 虚拟机以与平台有关的方式,从本地文件系统中加载类。例如,在 UNIX 系统中,虚拟机从 CLASSPATH 环境变量定义的目录中加载类。

然而,有些类可能并非源自一个文件;它们可能源自其他来源(如网络),也可能是由应用程序构造的。defineClass 方法将一个 byte 数组转换为 Class 类的实例。这种新定义的类的实例可以使用 Class.newInstance 来创建。

类加载器所创建对象的方法和构造方法可以引用其他类。为了确定引用的类,Java 虚拟机将调用最初创建该类的类加载器的 loadClass 方法。

例如,应用程序可以创建一个网络类加载器,从服务器中下载类文件。示例代码如下所示:

ClassLoader loader = new NetworkClassLoader(host, port);
Object main = loader.loadClass(“Main”, true).newInstance();

网络类加载器子类必须定义方法 findClass 和 loadClassData,以实现从网络加载类。下载组成该类的字节后,它应该使用方法 defineClass 来创建类实例。示例实现如下:

 class NetworkClassLoader extends ClassLoader {     String host;     int port;     public Class findClass(String name) {         byte[] b = loadClassData(name);         return defineClass(name, b, 0, b.length);     }     private byte[] loadClassData(String name) {         // load the class data from the connection          . . .     } }

二进制名称
按照《Java Language Specification》的定义,任何作为 String 类型参数传递给 ClassLoader 中方法的类名称都必须是一个二进制名称。

有效类名称的示例包括:

“java.lang.String”
“javax.swing.JSpinnerDefaultEditorjava.security.KeyStoreBuilderFileBuilder1”
“java.net.URLClassLoader31”

(2)为什么要使用ClassLoader
这里写图片描述

这里写图片描述

/******下边是引用别人的博客作为学习的笔记***************/
http://www.iteye.com/topic/83978

ClassLoader一个经常出现又让很多人望而却步的词,本文将试图以最浅显易懂的方式来讲解 ClassLoader,希望能对不了解该机制的朋友起到一点点作用。

要深入了解ClassLoader,首先就要知道ClassLoader是用来干什么的,顾名思义,它就是用来加载Class文件到JVM,以供程序使用的。我们知道,java程序可以动态加载类定义,而这个动态加载的机制就是通过ClassLoader来实现的,所以可想而知ClassLoader的重要性如何。

看到这里,可能有的朋友会想到一个问题,那就是既然ClassLoader是用来加载类到JVM中的,那么ClassLoader又是如何被加载呢?难道它不是java的类?

没有错,在这里确实有一个ClassLoader不是用java语言所编写的,而是JVM实现的一部分,这个ClassLoader就是bootstrap classloader(启动类加载器),这个ClassLoader在JVM运行的时候加载java核心的API以满足java程序最基本的需求,其中就包括用户定义的ClassLoader,这里所谓的用户定义是指通过java程序实现的ClassLoader,一个是ExtClassLoader,这个ClassLoader是用来加载java的扩展API的,也就是/lib/ext中的类,一个是AppClassLoader,这个ClassLoader是用来加载用户机器上CLASSPATH设置目录中的Class的,通常在没有指定ClassLoader的情况下,程序员自定义的类就由该ClassLoader进行加载。

当运行一个程序的时候,JVM启动,运行bootstrap classloader,该ClassLoader加载java核心API(ExtClassLoader和AppClassLoader也在此时被加载),然后调用ExtClassLoader加载扩展API,最后AppClassLoader加载CLASSPATH目录下定义的Class,这就是一个程序最基本的加载流程。

上面大概讲解了一下ClassLoader的作用以及一个最基本的加载流程,接下来将讲解一下ClassLoader加载的方式,这里就不得不讲一下ClassLoader在这里使用了双亲委托模式进行类加载。

每一个自定义ClassLoader都必须继承ClassLoader这个抽象类,而每个ClassLoader都会有一个parent ClassLoader,我们可以看一下ClassLoader这个抽象类中有一个getParent()方法,这个方法用来返回当前ClassLoader的parent,注意,这个parent不是指的被继承的类,而是在实例化该ClassLoader时指定的一个ClassLoader,如果这个parent为null,那么就默认该ClassLoader的parent是bootstrap classloader,这个parent有什么用呢?

我们可以考虑这样一种情况,假设我们自定义了一个ClientDefClassLoader,我们使用这个自定义的ClassLoader加载java.lang.String,那么这里String是否会被这个ClassLoader加载呢?事实上java.lang.String这个类并不是被这个ClientDefClassLoader加载,而是由bootstrap classloader进行加载,为什么会这样?实际上这就是双亲委托模式的原因,因为在任何一个自定义ClassLoader加载一个类之前,它都会先委托它的父亲ClassLoader进行加载,只有当父亲ClassLoader无法加载成功后,才会由自己加载,在上面这个例子里,因为java.lang.String是属于java核心API的一个类,所以当使用ClientDefClassLoader加载它的时候,该ClassLoader会先委托它的父亲ClassLoader进行加载,上面讲过,当ClassLoader的parent为null时,ClassLoader的parent就是bootstrap classloader,所以在ClassLoader的最顶层就是bootstrap classloader,因此最终委托到bootstrap classloader的时候,bootstrap classloader就会返回String的Class。

我们来看一下ClassLoader中的一段源代码:
Java代码 收藏代码

   protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve)  throws ClassNotFoundException     {  // 首先检查该name指定的class是否有被加载  Class c = findLoadedClass(name);  if (c == null) {      try {      if (parent != null) {          //如果parent不为null,则调用parent的loadClass进行加载   c= parent.loadClass(name, false);      } else {          //parent为null,则调用BootstrapClassLoader进行加载          c = findBootstrapClass0(name);      }      } catch (ClassNotFoundException e) {          //如果仍然无法加载成功,则调用自身的findClass进行加载                      c = findClass(name);      }  }  if (resolve) {      resolveClass(c);  }  return c;     }  

从上面一段代码中,我们可以看出一个类加载的大概过程与之前我所举的例子是一样的,而我们要实现一个自定义类的时候,只需要实现findClass方法即可。

为什么要使用这种双亲委托模式呢?

第一个原因就是因为这样可以避免重复加载,当父亲已经加载了该类的时候,就没有必要子ClassLoader再加载一次。

第二个原因就是考虑到安全因素,我们试想一下,如果不使用这种委托模式,那我们就可以随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义类型,这样会存在非常大的安全隐患,而双亲委托的方式,就可以避免这种情况,因为String已经在启动时被加载,所以用户自定义类是无法加载一个自定义的ClassLoader。

上面对ClassLoader的加载机制进行了大概的介绍,接下来不得不在此讲解一下另外一个和ClassLoader相关的类,那就是Class类,每个被ClassLoader加载的class文件,最终都会以Class类的实例被程序员引用,我们可以把Class类当作是普通类的一个模板,JVM根据这个模板生成对应的实例,最终被程序员所使用。

我们看到在Class类中有个静态方法forName,这个方法和ClassLoader中的loadClass方法的目的一样,都是用来加载class的,但是两者在作用上却有所区别。
Class

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