[认知]ClassLoader 认知一二三

时间 2019-11-18

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　　曾经深刻了解过ClassLoader,但一直没有时间去总结，如今以参考+自我认识的方式总结一下ClassLoader的相关内容,不能保证100%全,但目前对于一个毛头孩子来讲,enough!html

　　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。咱们知道，java程序能够动态加载类定义，而这个动态加载的机制就是经过ClassLoader来实现的，因此可想而知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以知足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经过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，一般在没有指定ClassLoader的状况下，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），而后调用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。

　　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。

　　每个自定义ClassLoader都必须继承ClassLoader这个抽象类，而每一个ClassLoader都会有一个parent ClassLoader，咱们能够看一下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，若是这个parent为null，那么就默认该ClassLoader的parent是bootstrap classloader，这个parent有什么用呢？

　　咱们能够考虑这样一种状况，假设咱们自定义了一个ClientDefClassLoader，咱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这个类并非被这个ClientDefClassLoader加载，而是由bootstrap classloader进行加载，为何会这样？实际上这就是双亲委托模式的缘由，由于在任何一个自定义ClassLoader加载一个类以前，它都会先委托它的父亲ClassLoader进行加载，只有当父亲ClassLoader没法加载成功后，才会由本身加载，在上面这个例子里，由于java.lang.String是属于java核心API的一个类，因此当使用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，因此在ClassLoader的最顶层就是bootstrap classloader，所以最终委托到bootstrap classloader的时候，bootstrap classloader就会返回String的Class。

java

　　至于为何要使用这种双亲委托模式呢？

　　第一个缘由就是由于这样能够避免重复加载，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。

　　第二个缘由就是考虑到安全因素，咱们试想一下，若是不使用这种委托模式，那咱们就能够随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义类型，这样会存在很是大的安全隐患，而双亲委托的方式，就能够避免这种状况，由于String已经在启动时被加载，因此用户自定义类是没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一个和ClassLoader相关的类，那就是Class类，每一个被ClassLoader加载的class文件，最终都会以Class类的实例被程序员引用，咱们能够把Class类看成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。

　　咱们看到在Class类中有个静态方法forName，这个方法和ClassLoader中的loadClass方法的目的同样，都是用来加载class的，可是二者在做用上却有所区别。
Class<?> loadClass(String name)
Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
咱们看到上面两个方法声明，第二个方法的第二个参数是用于设置加载类的时候是否链接该类，true就链接，不然就不链接。

说到链接，不得不在此作一下解释，在JVM加载类的时候，须要通过三个步骤，装载、链接、初始化。装载就是找到相应的class文件，读入JVM，初始化就不用说了，最主要就说说链接。

链接分三步，第一步是验证class是否符合规格，第二步是准备，就是为类变量分配内存同时设置默认初始值，第三步就是解释，而这步就是可选的，根据上面loadClass方法的第二个参数来断定是否须要解释，所谓的解释根据《深刻JVM》这本书的定义就是根据类中的符号引用查找相应的实体，再把符号引用替换成一个直接引用的过程。有点深奥吧，呵呵，在此就很少作解释了，想具体了解就翻翻《深刻JVM吧》，呵呵，再这样一步步解释下去，那就不知道何时才能解释得完了。

咱们再来看看那个两个参数的loadClass方法，在JAVA API 文档中，该方法的定义是protected，那也就是说该方法是被保护的，而用户真正应该使用的方法是一个参数的那个，一个参数的loadclass方法实际上就是调用了两个参数的方法，而第二个参数默认为false，所以在这里能够看出经过loadClass加载类实际上就是加载的时候并不对该类进行解释，所以也不会初始化该类。而Class类的forName方法则是相反，使用forName加载的时候就会将Class进行解释和初始化，forName也有另一个版本的方法，能够设置是否初始化以及设置ClassLoader，在此就很少讲了。

不知道上面对这两种加载方式的解释是否足够清楚，就在此举个例子吧，例如JDBC DRIVER的加载，咱们在加载JDBC驱动的时候都是使用的forName而非是ClassLoader的loadClass方法呢？咱们知道，JDBC驱动是经过DriverManager，必须在DriverManager中注册，若是驱动类没有被初始化，则不能注册到DriverManager中，所以必须使用forName而不能用loadClass。程序员

ClassLoader类介绍

ClassLoader类位于java.lang包中，直接继承自Object，是一个抽象类。算法

两个构造函数（protected）shell

一个带parent的参数，一个无参（默认用System ClassLoader做为其parent）。bootstrap

静态方法api

public static ClassLoader getSystemClassLoader()数组

获取System ClassLoader。能够经过设置系统属性：java.system.class.loader的值以修改该函数的返回类型(System.setProperty, System.getProperty)。缓存

public static URL getSystemResource(String name)tomcat

Resource是指数据，如图片、文本、音频等。个人理解Resource就是指在对应ClassLoader搜索路径（目录和jar文件内部）下的任何数据，包括文件和目录。那么该函数就是经过名字（目录名或文件名）返回资源所对应的URL值。（注：名字和返回中的目录分隔符都是用“/”来表示）。该函数的搜索顺序和.class文件的搜索顺序是同样的，所不一样的是，用户自定义的ClassLoader能够经过重写public URL findResource(String name)方法来扩展该函数的搜索范围。

public static Enumeration<URL> getSystemResources(String name)

同getSystemResource，只是它会返回多个URL的集合，用户自定义的ClassLoader能够经过public URL findResources(String name)来扩展该方法。

public static InputStream getSystemResourceAsStream(String name)

该函数内部经过调用getSystemResource()方法获取资源的URL地址，而后调用URL.openStream()方法获取资源的InputStream。

public方法

public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException

protected synchronized Class<?> loadClass(String name,boolean resolve) throws ClassNotFoundException

经过类名加载类，在ClassLoader中，会缓存已加载的Class实例，于是该方法首先查询缓存中是否已经存在该类的Class实例。该方法实现了ClassLoader加载类的算法。按JDK的表述，resolve是指连接（link）的意思，可是link又是指什么呢？这个我还清楚。用户自定义子类能够经过findClass()方法来扩展该方法。

public URL getResource(String name)

相似静态方法的getResource()方法。

public Enumeration<URL> getResources(String name)

相似静态方法的getResources()方法。

public final ClassLoader getParent()

如方法名。

public InputStream getResourceAsStream(String name)

相似静态方法的getResourceAsStream()方法

protected方法

protected URL findResource(String name)

getResource()的扩展方法，提供给子类重写。

protected Enumeration<URL> findResources(String name) throws IOException

getResources()的扩展方法，提供给子类重写。

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException

loadClass()函数的扩展方法，该方法会在全部parent ClassLoader没有找到相应的类定义的时候调用，于是该方法只须要实现当前ClassLoader中须要额外搜索的路径便可。

protected final Class<?> defineClass(String name, java.nio.ByteBuffer b,ProtectionDomain protectionDomain) throws ClassFormatError

protected final Class<?> defineClass(String name,byte[] b,int off, int len, ProtectionDomain protectionDomain) throws ClassFormatError

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

该方法用于将字节数组转化为相应的Class对象，在该Class对象使用前，该对象必须已经被解析了（resolved or linked，一样，什么是解析或连接？）。能够指定ProtectionDomain，也可使用默认的ProtectionDomain。子类在实现findClass()的时候能够调用该方法以将找到的.class二进制内容转化为Class实例。

　　嗯,大概就是这些.

下面呢,关于自定义ClassLoader,不少时候人们会使用一些自定义的ClassLoader ,而不是使用系统的Class Loader。大多数时候人们这样作的缘由是，他们在编译时没法预知运行时会须要那些Class。特别是在那些appserver中，好比tomcat,Avalon-phonix,Jboss中。或是程序提供一些plug-in的功能，用户能够在程序编译好以后再添加本身的功能，好比ant, jxta-shell等。定制一个ClassLoader很简单，通常只须要理解不多的几个方法就能够完成。

　　一个最简单的自定义的ClassLoader从ClassLoader类继承而来。这里咱们要作一个能够在运行时指定路径，加载这个路径下的class的ClassLoader。一般咱们使用ClassLoader.loadClass(String):Class方法，经过给出一个类名，就会获得一个相应的Class实例。所以只要小小的改动这个方法，就能够实现咱们的愿望了,下面是例子。

 1 package classloader;
 2 
 3 import java.io.ByteArrayOutputStream;
 4 import java.io.File;
 5 import java.io.FileInputStream;
 6 
 7 /**
 8  * 
 9  * 1、ClassLoader加载类的顺序
10  *  1.调用 findLoadedClass(String) 来检查是否已经加载类。
11  *  2.在父类加载器上调用 loadClass 方法。若是父类加载器为 null，则使用虚拟机的内置类加载器。 
12  *  3.调用 findClass(String) 方法查找类。
13  * 2、实现本身的类加载器
14  *     1.获取类的class文件的字节数组
15  *     2.将字节数组转换为Class类的实例
16  * 
17  * 
18  * @author lei 2011-9-1
19  */
20 public class ClassLoaderTest {
21 
22     public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException {
23         //新建一个类加载器
24         MyClassLoader cl = new MyClassLoader("myClassLoader");
25         //加载类，获得Class对象
26         Class<?> clazz = cl.loadClass("classloader.Animal");
27         //获得类的实例
28         Animal animal=(Animal) clazz.newInstance();
29         animal.say();
30     }
31 
32 }
33 class Animal{
34     public void say(){
35         System.out.println("hello world!");
36     }
37 }
38 class MyClassLoader extends ClassLoader {
39     //类加载器的名称
40     private String name;
41     //类存放的路径
42     private String path = "E:\\workspace\\Algorithm\\src";
43 
44     MyClassLoader(String name) {
45         this.name = name;
46     }
47     
48     MyClassLoader(ClassLoader parent, String name) {
49         super(parent);
50         this.name = name;
51     }
52     /**
53      * 重写findClass方法
54      */
55     @Override
56     public Class<?> findClass(String name) {
57         byte[] data = loadClassData(name);
58         return this.defineClass(name, data, 0, data.length);
59     }
60     public byte[] loadClassData(String name) {
61         try {
62             name = name.replace(".", "//");
63             FileInputStream is = new FileInputStream(new File(path + name + ".class"));
64             ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
65             int b = 0;
66             while ((b = is.read()) != -1) {
67                 baos.write(b);
68             }
69             return baos.toByteArray();
70         } catch (Exception e) {
71             e.printStackTrace();
72         }
73         return null;
74     }
75 
76 }

　　差很少就这样了, 感谢原做者的启发, 文笔很差, 勿怪~

参考自 itlab刀idcquan刀com/Java/others/14215刀html

　　　 www刀iteye刀com/topic/83978

　　　 blog刀csdn刀net/ymeng_bupt/article/details/6843998