Java语言十五讲（第二讲 ClassLoader 2.2）

 

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首先要明白一个问题：为何要写本身的Class Loader?无论那么多不是同样好好在用吗？通常状况确实是这样，不过有些时候为了一些特殊需求，咱们会用到本身定制的Class Loader。好比1998年，Sun内部为完成JDK1.2忙得热火朝天，我也在里面打酱油，咱们有一个小组提供一个工具，给Java生成的字节码加密，缘由是字节码太规整，用一些工具很容易反编译，反编译以后的结果很容易供人看懂（比许多程序员手工编的程序还容易懂），致使知识产权保护不力。因而就想着把.class文件加密，可是一个加密以后的.class文件确定又不能被正确加载。怎么办呢？就要本身作一个Class Loader，拿到.class文件，先进行一步解密，解密以后就成了正常的字节码，就能够用普通的application class loader的方式去继续加载了。

还有一些别的场景，也须要咱们自定义Class Loader，如动态生成的class文件，如多版本class运行。

咱们先来看，从哪里下手作这个工做。

从大的过程，对象的建立分红两大步骤，一个是类级别的工做，一个是对象的实例化。显然，咱们要在类级别工做着一个步骤动脑筋。而在类级别的工做中，分红加载Loading，连接Linking，初始化Initialization三步。根据上面讲解的一些知识，咱们应该在Loading过程当中搞一点名堂。

回到ClassLoader的定义，咱们来看提供了哪些方法。

public Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throwsClassNotFoundException

这个loadClass()方法根据类的全名加载类。既然是这样，那就应该从这里下手了。咱们看看源码：

protectedClass<?> 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 ifclass not found

            // from the non-null parent classloader

        }

        if (c == null) {

            // If still not found, then invokefindClass in order

            // to find the class.

            c = findClass(name);

        }

   }

   if (resolve) {

        resolveClass(c);

   }

   return c;

}

}

咱们能够看到这个过程，先看这个类是否是已经加载了，若是没有就让上层的class loader去加载，最后由本身加载findClass(name)。

事情就追到findClass(name)方法了。看它的定义：

protected Class<?> findClass(String name) throwsClassNotFoundException

在ClassLoader里面，它只是一个空的方法，没有作实现。那么咱们就能够实现它来进行咱们本身的工做了。

好，咱们在findClass()里面作什么呢？天然先要从外部如文件系统或者网络获取.class字节流，而后呢？咱们本身把它弄成类模型吗？理论上是，可是实际上咱们不须要。接着找ClassLoader为咱们提供了什么，咱们能够看到有一个defineClass()方法，定义以下：

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

这个方法就是用于将字节流转成类的。

而且这个方法是final的，咱们用它而且只能用它。

有了这个方法，咱们本身的工做就简单了，只须要对字节流进行处理后交给defineClass()就行了。

咱们能够动手编程序了。

先作一个类，MyClass.java,代码以下:

package com.demo;

public class MyClass {

         public MyClass() {

         }

         public void show() {

       System.out.println("show test!");

    }

}

很简单，不解释了。

 

接着咱们写本身的classloader，为了简单起见，咱们的这个class loader不进行任何加密处理，只是简单地读取.class文件，生成类，模仿标准的AppClassLoader的行为。MyClassLoader.java代码以下：

package com.demo;

import java.io.IOException;
import java.net.URISyntaxException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;

public class MyClassloader extends ClassLoader {

         @Override

         protectedClass<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {

                   StringclassFileName = name.replace(".","/") + ".class";

                    byte[] cLassBytes =null;

                    Path path = null;

        try {

                path =Paths.get(getResource(classFileName).toURI());

                cLassBytes =Files.readAllBytes(path);

        } catch (IOException |URISyntaxException e) {

               e.printStackTrace();

        }

        Class<?> clazz = defineClass(name,cLassBytes, 0, cLassBytes.length);

                return clazz;

         }

}

正如上面根据原理分析的，咱们本身写的class loader override了findClass()，这里面咱们作了几步：

一是根据class名字拼出文件名，StringclassFileName = name.replace(".","/") + ".class";；

二是根据名字定位到文件路径，path = Paths.get(getResource(classFileName).toURI());；

三是把文件读到字节数组中，cLassBytes= Files.readAllBytes(path);；

四是调用defineClass()生成类，Class<?>clazz = defineClass(name, cLassBytes, 0, cLassBytes.length);。

 

有了这个自定义的classloader以后，咱们写一个测试类，MyClassTest.java，代码以下：

package com.demo;

import java.lang.reflect.Method;

public class MyClassTest {

    public static voidmain(String[] args) throws ClassNotFoundException {

        MyClassloader loader =new MyClassloader();

        Class<?> aClass= loader.findClass("com.demo.MyClass");

        try {

            Object obj =aClass.newInstance();

            Method method =aClass.getMethod("show");

           method.invoke(obj);

        } catch (Exception e){

           e.printStackTrace();

        }

    }

}

在程序中，咱们新建一个自定义的类加载器MyClassloader loader = new MyClassloader();

而后调用findClass()去加载类Class<?>aClass = loader.findClass("com.demo.MyClass");

以后根据类定义建立新的对象实例并调用方法：

        Object obj =aClass.newInstance();

        Method method =aClass.getMethod("show");

        method.invoke(obj);

试着运行一下，程序正确出告终果。

到了这一步，恭喜你！你已经知道如何作Class Loader了，We Made It！

 

再回到加密的问题，这一讲不讲加密自己，可是咱们要根据上面的代码知道如何处理加密。看咱们本身的findClass()的实现，里面有两句话：

cLassBytes = Files.readAllBytes(path);

Class<?> clazz = defineClass(name, cLassBytes, 0, cLassBytes.length);

在defineClass以前，咱们要准备出一个正常的字节数组，所以对于一个加密的.class文件，咱们只须要在以前处理进行解密便可：

cLassBytes = decrypt(Files.readAllBytes(path));

Class<?> clazz = defineClass(name, cLassBytes, 0,cLassBytes.length);

假定有一个decrypt()方法，咱们就能够了作到了。

 

之前在Sun公司的时候，一个同事曾经说过class loader就像是一个汤匙，用它来抓汤圆吃。这个比喻真有点像。不过这个比喻不够，由于class loader不光是加载类，还规定了命名空间，不一样的class loader加载的类是不能互相访问的（正由于这样才会有同一个类的多版本支持的技术）。咱们能够把class loader圈起来的这片空间理解为class园地。所以，class loader更加像是一个碗，把汤圆盛到里头了。

这个话题超越了进阶阶段，先按下不表。不过到了这里，咱们应该能感觉到Class Loader的强大了，从心底里对Java的发明人一次次投以敬佩的目光，他们二十几年前居然有如此深入的洞察。对咱们Java程序员来说，James Gosling就是咱们的上帝。在将来的讲座里，我还会跟你们一次次展现出造物者的匠心独运。

 

学习的过程，是一步步深刻的。不少人工做多年，并无深刻，有些时候也不是由于不努力，而是由于他们在的编程任务老是在无休止地对付客户需求的变动，没有坐下来好好整理。而从应用的层面，学习技术就成了追逐新的热点，不断地换最新推出的环境框架工具。而写应用程序，大致上用不到深刻的内容，非专业的人突击学几个月以后也能一块儿作编程了，有的时候比本专业的人作得还要好。那么学习本专业的价值在哪里？这是许多年轻人曾经的疑惑。或许与国家的发展阶段有关，前些年都是拿别人现成的平台框架工具，或开源或盗版，本身针对客户须要快速搭建应用系统，赚快钱，如今慢慢认识到基础的重要性了，真正愿意深刻理解技术的人和公司也多起来了。这对于但愿掌握和使用更深技术的程序员是一件好事情。

从事技术工做是一个良心活儿，学习技术则是一个慢工夫，急不来，就得要老老实实一个课题一个课题解决掉。只要方向对，扎扎实实，总能有成。

先贤语录：不积跬步，无以致千里。