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  • 最新java classloader詳解

    時間:2024-08-11 14:37:44 JAVA認證 我要投稿
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    2016最新java classloader詳解

      Classloader 類加載器,用來加載Java類到 Java 虛擬機中的一種加載器。那么Classloader 類有什么原理呢?下面跟yjbys小編一起來學習一下!

      JAVA啟動后,是經過JVM各級ClassLoader來加載各個類到內存。為了更加了解加載過程,我通過分析和寫了一個簡單的ClassLoader來粗淺的分析它的原理。

      JVM的ClassLoader分三層,分別為Bootstrap ClassLoader,Extension ClassLoader,System ClassLoader,他們不是類繼承的父子關系,是邏輯上的上下級關系。

      Bootstrap ClassLoader是啟動類加載器,它是用C++編寫的,從%jre%/lib目錄中加載類,或者運行時用-Xbootclasspath指定目錄來加載。

      Extension ClassLoader是擴展類加載器,從%jre%/lib/ext目錄加載類,或者運行時用-Djava.ext.dirs制定目錄來加載。

      System ClassLoader,系統類加載器,它會從系統環境變量配置的classpath來查找路徑,環境變量里的.表示當前目錄,是通過運行時-classpath或-Djava.class.path指定的目錄來加載類。

      一般自定義的Class Loader可以從java.lang.ClassLoader繼承,不同classloader加載相同的類,他們在內存也不是相等的,即它們不能互相轉換,會直接拋異常。java.lang.ClassLoader的核心加載方法是loadClass方法,如:

      protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve)

      throws ClassNotFoundException

      {

      // First, check if the class has already been loaded

      Class c = findLoadedClass(name);

      if (c == null) {

      try {

      if (parent != null) {

      c = parent.loadClass(name, false);

      } else {

      c = findBootstrapClass0(name);

      }

      } catch (ClassNotFoundException e) {

      // If still not found, then invoke findClass in order

      // to find the class.

      c = findClass(name);

      }

      }

      if (resolve) {

      resolveClass(c);

      }

      return c;

      }

      通過上面加載過程,我們能知道JVM默認是雙親委托加載機制,即首先判斷緩存是否有已加載的類,如果緩存沒有,但存在父加載器,則讓父加載器加載,如果不存在父加載器,則讓Bootstrap ClassLoader去加載,如果父類加載失敗,則調用本地的findClass方法去加載。

      可以通過下面三條語句,輸入現在加載的各個classloader的加載路徑:

      System.out.println("sun.boot.class.path:" + System.getProperty("sun.boot.class.path"));

      System.out.println("java.ext.dirs:" + System.getProperty("java.ext.dirs"));

      System.out.println("java.class.path:" +System.getProperty("java.class.path"));

      ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();//ClassLoader.getSystemClassLoader()

      System.out.println("getContextClassLoader:" +cl.toString());

      System.out.println("getContextClassLoader.parent:" +cl.getParent().toString());

      System.out.println("getContextClassLoader.parent2:" +cl.getParent().getParent());

      輸出結果為:

      sun.boot.class.path:C:\Program Files\Java\jre7\lib\resources.jar;C:\Program Files\Java\jre7\lib\rt.jar;C:\Program Files\Java\jre7\lib\sunrsasign.jar;C:\Program Files\Java\jre7\lib\jsse.jar;C:\Program Files\Java\jre7\lib\jce.jar;C:\Program Files\Java\jre7\lib\charsets.jar;C:\Program Files\Java\jre7\classes

      java.ext.dirs:C:\Program Files\Java\jre7\lib\ext;C:\Windows\Sun\Java\lib\ext

      java.class.path:E:\MyProjects\workspace\TestConsole\bin

      getContextClassLoader:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19dbc3b

      getContextClassLoader.parent:sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@b103dd

      getContextClassLoader.parent2:null

      從上面的運行結果可以看出邏輯上的層級繼承關系。雙親委托機制的作用是防止系統jar包被本地替換,因為查找方法過程都是從最底層開始查找。 因此,一般我們自定義的classloader都需要采用這種機制,我們只需要繼承java.lang.ClassLoader實現findclass即可,如果需要更多控制,自定義的classloader就需要重寫loadClass方法了,比如tomcat的加載過程,這個比較復雜,可以通過其他文檔資料查看相關介紹。

      各個ClassLoader加載相同的類后,他們是不互等的,這個當涉及多個ClassLoader,并且有通過當前線程上線文獲取ClassLoader后轉換特別需要注意,可以通過線程的setContextClassLoader設置一個ClassLoader線程上下文,然后再通過Thread.currentThread().getContextClassLoader()獲取當前線程保存的Classloader。但是自定義的類文件,放到Bootstrap ClassLoader加載目錄,是不會被Bootstrap ClassLoader加載的,因為作為啟動類加載器,它不會加載自己不熟悉的jar包的,并且類文件必須打包成jar包放到加載器加載的根目錄,才可能被擴展類加載器所加載。

      下面我自定義一個簡單的classloader:

      public class TestClassLoader extends ClassLoader {

      //定義文件所在目錄

      private static final String DEAFAULTDIR="E:\\MyProjects\\workspace\\TestConsole\\bin\\";

      public Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {

      byte[] b = null;

      try {

      b = loadClassData(GetClassName(name));

      } catch (Exception e) {

      e.printStackTrace();

      }

      return defineClass(name, b, 0, b.length);

      }

      @Override

      protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {

      if(name.startsWith("java.")){try {

      return super.loadClass(name, false);

      } catch (ClassNotFoundException e) {

      e.printStackTrace();

      }

      }

      byte[] b = null;

      try {

      b = loadClassData(GetClassName(name));

      } catch (Exception e) {

      e.printStackTrace();

      }

      return defineClass(name, b, 0, b.length);

      }

      private byte[] loadClassData(String filepath) throws Exception {

      int n =0;

      BufferedInputStream br = new BufferedInputStream(

      new FileInputStream(

      new File(filepath)));

      ByteArrayOutputStream bos= new ByteArrayOutputStream();

      while((n=br.read())!=-1){

      bos.write(n);

      }

      br.close();

      return bos.toByteArray();

      }

      public static String GetClassName(String name){

      return DEAFAULTDIR+name.replace('.','/')+".class";

      }

      }

      這個自定義的ClassLoader重寫了loadclass方法,但不用默認的雙親委托,比如java.lang包下面的都無法解析,這里我簡單的判斷如果是java.開始的包則用父類去解析,能簡單的滿足雙親委托機制,但是其他相關非系統類加載也沒有用父類加載了。

      測試代碼如:

      TestClassLoader liuloader = new TestClassLoader();

      Myrunner runner = new Myrunner();

      runner.setContextClassLoader(liuloader);

      runner.start();

      Myrunner是我自定義繼承自Thread的線程,通過設置線程上下文的classloader后,線程內部測試代碼如:

      ClassLoader cl1 = Thread.currentThread().getContextClassLoader();

      System.out.println(cl1);

      它將會輸出:

      com.liu.ClassLoader.TestClassLoader@347cdb,說明已經為當前線程上下文設置了自定義的Classloader了,如果這個線程內部通過這個classloader加載一個類,再轉換成當前的類,如代碼:

      Class c = cl1.loadClass("com.liu.ClassLoader.TestLoader2"); TestLoader2 tloader = (TestLoader2)c.newInstance();

      則為拋java.lang.ClassCastException異常: com.liu.ClassLoader.TestLoader2 cannot be cast to com.liu.ClassLoader.TestLoader2。

      因為cl1當前是 TestClassLoader加載的,而這個TestLoader2的類還是默認由AppClassLoader加載,因此它們不能隱式轉換,Classloader加載相同的類,內存認為它們是沒有關系的對象。

      如果把我自定義的TestClassLoader里的LoadClass方法去掉,則采用了雙親委托機制,這樣我們除了指定的類以外,其他都會優先用父類來加載。這樣可以解決剛才的java.lang.ClassCastException異常問題,為加載的對象建立一個抽象父類,自定義的Classloader負責加載子類,父類統一交給AppClassLoader或父加載器來加載,這樣線程內部可以使用類試:

      Class c = cl1.loadClass("com.liu.ClassLoader.TestLoader2");

      BaseTest tloader = (BaseTest)c.newInstance();

      BaseTest是TestLoader2的父類,因為BaseTest都是AppClassLoader或父加載器加載的,因此可以達到成功隱式轉換的目的。

      對于Tomcat等幾個處理的Classloader都是自定義并重寫了loadclass方法,內部會更復雜處理。

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