JVM-类加载器

时间：2017-11-15 21:45:19 阅读：251 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

类加载器

　　对于虚拟机的角度来看，只存在两种类加载器: 启动类加载器(Brootstrap ClassLoader)和“其他类加载器”。启动类加载器是由C++写的，属于虚拟机的一部分，其他类加载器都是由java语言实现，独立于虚拟机外部，全部继承自抽象类java.lang.ClassLoader。

　　从开发的角度来看，有三种类加载器:

　　1）启动类加载器(Bootstrap ClassLoader):这个类加载器主要是负责加载${JAVA_HOME}/lib目录的jar(比如rt.jar、resources.jar)或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的jar。

　　（调用ClassLoader类的loadClass方法加载一个类，并不是对类的主动使用，不会导致类的初始化。）

　　2）扩展类加载器(Extension ClassLoader):它负责加载${JAVA_HOME}/lib/ext目录或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库，开发者可以直接使用扩展类加载器。

　　3）应用类加载器(Application ClassLoader):这个类加载器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，所以又叫系统类加载器。它负责加载用户类路径(ClassPath)上所指定的类库。

　　类加载器的层次结构：

ClassLoader加载类的原理：

　　ClassLoader使用的是双亲委托模型来搜索类的，每个ClassLoader实例都有一个父类加载器的引用（不是继承的关系，是一个包含的关系），虚拟机内置的类加载器（Bootstrap ClassLoader）本身没有父类加载器，但可以用作其它ClassLoader实例的的父类加载器。当一个ClassLoader实例需要加载某个类时，它会试图亲自搜索某个类之前，先把这个任务委托给它的父类加载器，这个过程是由上至下依次检查的，首先由最顶层的类加载器Bootstrap ClassLoader试图加载，如果没加载到，则把任务转交给Extension ClassLoader试图加载，如果也没加载到，则转交给App ClassLoader 进行加载，如果它也没有加载得到的话，则返回给委托的发起者，由它到指定的文件系统或网络等URL中加载该类。如果它们都没有加载到这个类时，则抛出ClassNotFoundException异常。否则将这个找到的类生成一个类的定义，并将它加载到内存当中，最后返回这个类在内存中的Class实例对象。

为什么要用双亲委托模型：

　　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。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中定义的类型，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已经在启动时就被引导类加载器（Bootstrcp ClassLoader）加载，所以用户自定义的ClassLoader永远也无法加载一个自己写的String，除非你改变JDK中ClassLoader搜索类的默认算法。

JVM在搜索类的时候，是如何叛党两个class是相同的呢？

　　比较两个类是否“相等”，只有这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，即使这两个类来自同一个.class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载他们的类加载器不同，这两个类就必定不相等。这里的相等包括Class对象的equals()方法、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法的返回结果，也包括instanceof关键字做对象所属关系判定等情况。例如，我们可以编写一个类加载器，它可以拒绝加载没有标记为"paid for"的类。

　　如果要编写自己的类加载器，只需要继承抽象类 ClassLoader 然后重写findClass()方法。ClassLoader 中的 loadClass() 方法用于将类的加载操作委托给其父类加载器去进行，只有当该类尚未加载并且父类加载器也无法加载该类时，才调用findClass()方法。

自定义类加载器

　　我们可以编写自己的用于特殊目的的类加载器，这使得我们可以在向虚拟机传递字节码之前执行定制的检查。

import java.io.*;

/**
 *  @ProjectName: base-project 
 *  @Description: 实现自己的类加载器
 */
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
    private String name; //类加载器的名字
    private String path = "D:\\"; //加载类的路径
    private final String fileType = ".class"; //class文件的扩展名

    public MyClassLoader(String name) {
        super();
        this.name = name;
    }

    public MyClassLoader(ClassLoader parent, String name) {
        super(parent);
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyClassLoader{" +
                "name=‘" + name + ‘\‘‘ +
                ‘}‘;
    }

    public String getPath() {
        return path;
    }

    public void setPath(String path) {
        this.path = path;
    }

    @Override
    public Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] data = loadClassData(name);
        return defineClass(name, data, 0, data.length);
    }

    private byte[] loadClassData(String name) {
        InputStream is = null;
        byte[] data = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;

        try {
            this.name = this.name.replace(".", "\\");
            //流读取文件
            is = new FileInputStream(new File(path + name + fileType));
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            int ch = 0;
            while(-1 != (ch = is.read())) {
                baos.write(ch);
            }

            data = baos.toByteArray();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                baos.close();
                is.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return data;
    }

    public static void test(ClassLoader loader) throws Exception{
        Class clazz = loader.loadClass("Sample");
        Object object = clazz.newInstance();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MyClassLoader loader1 = new MyClassLoader("loader1");
        loader1.setPath("D:\\myapp\\serverlib\\");
        MyClassLoader loader2 = new MyClassLoader(loader1, "loader2");
        loader2.setPath("D:\\myapp\\clientlib\\");
        MyClassLoader loader3 = new MyClassLoader(null, "loader3");
        loader3.setPath("D:\\myapp\\otherlib\\");

        test(loader2);
//        System.out.println("==================");
        test(loader3);

//        Class clazz = loader1.loadClass("Sample");
//        Object obj = clazz.newInstance(); //创建一个Sample类的对象
//        Sample sample = (Sample)obj;
//        System.out.println(sample.v1);
    }

}

怎么运行这个程序来观察类加载过程呢？

1、在D: 盘下分别建立文件夹

　　D:\myapp\serverlib\
　　D:\myapp\clientlib\
　　D:\myapp\otherlib\
　　D:\myapp\syslib\

2、新建Dog.java、Sample.java

public class Dog {
    public Dog() {
        System.out.println("Dog is loaded by : " + this.getClass().getClassLoader());
    }
}

public class Sample {
    public int v1 = 1;
    
    public Sample() {
        System.out.println("Sample is loaded by: " + this.getClass().getClassLoader());
        
        new Dog();
    }
}

3、把MyClassLoader.class、Dog.class、Sample.class三个.class文件分别放到(注意：要把代码中的package去掉)

技术分享

　　这个时候 clientlib目录和other目录没有任何的.class文件

public static void main(String[] args) throws Exception {
        MyClassLoader loader1 = new MyClassLoader("loader1");
        loader1.setPath("D:\\myapp\\serverlib\\");
        MyClassLoader loader2 = new MyClassLoader(loader1, "loader2");
        loader2.setPath("D:\\myapp\\clientlib\\");
        MyClassLoader loader3 = new MyClassLoader(null, "loader3");
        loader3.setPath("D:\\myapp\\otherlib\\");

        test(loader2);
//        System.out.println("==================");
        test(loader3);