什么是类加载器?
1、稍微了解一下类加载器
类加载器从 JDK 1.0 就出现了,最初是为了满足 Java Applet 的需要而开发出来的。Java Applet 需要从远程下载 Java 类文件到浏览器中并执行。现在类加载器在 Web 容器和 OSGi 中得到了广泛的使用。一般来说,Java 应用的开发人员不需要直接同类加载器进行交互。Java 虚拟机默认的行为就已经足够满足大多数情况的需求了。不过如果遇到了需要与类加载器进行交互的情况,而对类加载器的机制又不是很了解的话,就很容易花大量的时间去调试ClassNotFoundException
和NoClassDefFoundError
等异常。本文将详细介绍 Java 的类加载器,帮助读者深刻理解 Java 语言中的这个重要概念。下面首先介绍一些相关的基本概念。
2、什么是类加载器
顾名思义,类加载器是用来将java类加载到java虚拟机(jvm)中的。它是Java语言的一个创新,也是Java语言流行的重要原因之一。它使得Java类可以被动态加载到Java虚拟机中并执行。
一般来说,Java虚拟机使用Java类的方式如下:Java源程序(.java文件)---->经过编译之后---->变成java字节码(.class文件)。类加载器(ClassLoader)负责读取java字节码,并转换成java.lang.Class类的一个实例,每个这样的一个实例用来表示一个java类,通过此实例的newInstance()方法就可以创建出该类的一个对象。
类加载器的作用
Java 类加载器的作用就是在运行时加载类(把类的二进制加载到内存中),它可以在将类加载到虚拟机中的时候检查类的完整性。
java虚拟机中三个主要的类加载器
1、
java虚拟机中可以安装多个类加载器,系统默认三个主要的类加载器,每个类加载器负责加载特定位置的类。他们分别是:
BootStrap、ExtClassLoader、AppClassLoader
加载器也是一个java类,由于java类要由类加载器来加载,那第一个类加载器又是由谁来加载它呢?这个加载器是BootStrap。
BootStrap------它不是一个Java类,他是嵌套在jvm(java虚拟机)中的一个用c++编写的二进制代码。
2、获得自定义类的类加载器
//得到我们自定义类的字节码,得到此字节码的类加载器,得到类加载器的字节码,得到字节码的名字
System.out.println(MyClassLoaderTest.class.getClassLoader().getClass().getName());
//得到我们自定义类的字节码,得到此字节码的类加载器,得到类加载器的字节码
System.out.println(MyClassLoaderTest.class.getClassLoader().getClass());
运行输出:
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
class sun.misc.Launcher$AppClassLoader
3、获得System系统类的类加载器
运行下面代码:
//得到系统类的字节码,得到此字节码的类加载器
System.out.println(System.class.getClassLoader());-------------------------------------------------1
//得到系统类的字节码,得到此字节码的类加载器,得到类加载器的字节码,得到字节码的名字
System.out.println(System.class.getClassLoader().getClass().getName());
运行输出:
null
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at shipin44.MyClassLoaderTest.main(MyClassLoaderTest.java:16)
程序报空指针异常。
位置1的代码,运行结果为null,不代表它没类加载器,(如果没有那是谁加载它的呢?)而是加载它的加载器是BootStrap(一个特殊的类加载器,是c++写的二进制代码),BootStrap不是一个java对象,所以上面打印null。
4、BootStrap、ExtClassLoader、AppClassLoader之间的关系和它们分别加载什么位置的类。
4-1、类之间的关系和管辖范围图
4-2、用代码看类加载器的关系示例代码:
public static void main(String[] args) {
ClassLoader cl = MyClassLoaderTest.class.getClassLoader();
while (cl!=null) {
System.out.println(cl.getClass().getName());
//cl本来就是类加载器了,下面这样的写法是得到父加载器的父加载器多跳了1级
cl = cl.getParent().getClass().getClassLoader();
}
//打印第一个类加载器
System.out.println(cl);
System.out.println("------------正确输出-------------");
cl = MyClassLoaderTest.class.getClassLoader();
while (cl!=null) {
System.out.println(cl.getClass().getName());
cl = cl.getParent();
}
//打印第一个类加载器
System.out.println(cl);
}
输出结果:
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
null
------------正确输出-------------
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
null
5、用代码看看ExtClassLoader类加载器,是加载什么位置的类。
鼠标右键点击MyClassLoaderTest类--->选Export--->java--->JAR file--->Next--->Finish,然后将导出的包copy到jre\lib\ext目录下
运行输出:
------------正确输出-------------
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
null
zf.jar包中的MyClassLoaderTest类中的代码如下:
public static void main(String[] args) {
ClassLoader cl = MyClassLoaderTest.class.getClassLoader();
System.out.println("------------正确输出-------------");
cl = MyClassLoaderTest.class.getClassLoader();
while (cl!=null) {
System.out.println(cl.getClass().getName());
cl = cl.getParent();
}
//打印第一个类加载器
System.out.println(cl);
}
类加载器的委托机制
1、什么是类加载器的委托机制
当第一个类加载器要加载类的时候,它先不直接加载类,而是交(委托)给它的父类加载器去加载,而父类加载器又交(委托)给它的父类加载器去加载,就这样一直往上的走,当到了BootStrap这个类加载器时,它没有父加载器,然后它就到自己所管辖的范围去找,找到了就加载出来,没找到它就交给它的儿子加载器去加载,这时候它的儿子加载器才会去管辖的范围找,如果又没找到,那就又给儿子找,就这样一直往下,当最后回到第一个类加载器的时候,如果还是没找到的话就报异常。
图文解说(2级标题)
2、类加载器的委托机制有什么好处?
它的好处是可以集中管理,有这样一个情况,我有一个类要加载,这时候MyClassLoader1找到了这个类并加载了此类,而MyClassLoader2也找到了这个类也加载了此类,这时候内存中就存在了2个一样的字节码,这样就很浪费资源。
3、当Java虚拟机要加载一个类时,到底调用哪个加载器去加载呢?
1-1、首先它会调用当前线程的类加载器去加载线程中的第一个类。
Thread a = Thread.currentThread();
System.out.println(a.getContextClassLoader().getClass().getName());
运行上面的代码输出:
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
1-2、如果类A中引用了类B,Java虚拟机将使用加载类A的加载器来加载类B。
1-3、还可以直接调用ClassLoader.loadClass()方法来指定某个类加载器去加载某个类。
Thread a = Thread.currentThread();
System.out.println(a.getContextClassLoader().getClass().getName());
a.setContextClassLoader(System.class.getClassLoader());---------------------------------这里不写.getClass().getName())是因为null没有字节码,写了程序报空指针异常。
System.out.println(a.getContextClassLoader());
运行上面的代码输出:
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
null
4、关于类加载器的一道面试题。
问:能不能自己写一个类叫java.lang.System?
答:一把情况下不能,因为委托机制的原因,当你写了这个类时,到加载的时候,流程会一直想上走,当到BootStrap时,它发现自己的管辖范围有,于是他就直接加载一个System给你了,而这个System是rt.jar中的类。如果自己写个类加载器就可以了,或者类名相同但是包名不相同也是可以的,但是不能类名和包名都相同。比如楼主可以写个类叫:com.lang.String。
编写自己的类加载器------------ ( 有包名的类不能调用无包名的类。在帮助文档中一般看到protect方法多的就要想到用extends)
1、编写自定义的类加载器需要注意的地方。
1-1、自定义的类加载器必须继承ClassLoader
1-2、一般尽量不要覆写已有的loadClass()方法中的委托逻辑
一般在JDK 1.2之前的版本才这样做,而且事实证明,这样做极有可能引起系统默认的类加载器不能正常工作。在JVM规范和JDK文档中(1.2或者以后版本中),都没有建议用户覆写loadClass(…)方法,相比而言,明确提示开发者在开发自定义的类加载器时覆写findClass(…)逻辑。
2、findClass、defineClass和loadClass(这里与之相关的设计模式是-----模板方法模式)
如果,覆盖loadClass方法,程序将不会用委托机制在创建代码,所以一般都覆盖findClass方法。
3、练习题
问题一:自定义一个类,然后编写一个简单的加密算法(把类的字节码中的0换成1,把1换成0),并输出到指定目录下,然后再自定义一个类加载器,用来加载加密过的类。
1、为一个原始类文件加密,并得到加密过后的类文件。
创建一个用来加密的原始类,此类继承java.util.Date。并重写toString()方法。代码如下
package shipin44;
import java.util.Date;
public class ClassLoaderAttachment extends Date {
public String toString(){
return "hello,itcast";
}
}
编写加密方法。代码如下:
/**
* 将传过来的二进制加密(把1变成0,把0变成1)
* cypher:暗号的意思
* @param ips:超类,为了能传多种输入流(里氏代换原则)
* @param ops:超类,为了能传多种输出流(里氏代换原则)
* @throws Exception
*/
public static void cypher(InputStream ips,OutputStream ops) throws Exception{
int b = -1;
// ips.read();帮助文档中的解释
// read
// public abstract int read()
// throws IOException从输入流中读取数据的下一个字节。返回 0 到 255 范围内的 int 字节值。如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节,则返回值 -1。在输入数据可用、检测到流末尾或者抛出异常前,此方法一直阻塞。
// 子类必须提供此方法的一个实现。
// 返回:下一个数据字节;如果到达流的末尾,则返回 -1。
// 抛出: IOException - 如果发生 I/O 错误。
while ((b = ips.read()) != -1) {
ops.write( b ^ 0xff);
//System.out.println(b+"\t");//打印输出的内容看不懂
//System.out.println(b ^ 0xff);//打印输出的内容看不懂
}
}
编写执行加密操作的方法。代码如下
/**
* 开始做加密文件的工作
* @param args:调用min方法时传进来的参数
* @throws Exception
*/
public static void doWorkCypher(String[] args) throws Exception{
//源文件路径
String srcPath = args[0];
//文件所在的目录
String destDir = args[1];
//获得文件名
String destFileName = srcPath.substring(srcPath.lastIndexOf('\\')+1);
//目标文件的相对路径
String destPath = destDir + "\\" + destFileName;
//输入流,把东西写入内存中,srcPath原文件的绝对路径
FileInputStream fis = new FileInputStream(srcPath);
//输入流,把东西从内存中写出来,写到硬盘上,destPath加密后的文件的相对路径
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destPath);
//加密类
cypher(fis, fos);
//关闭流
fis.close();
//关闭流
fos.close();
}
编写main方法。
public static void main(String[] args) throws Exception{
// TODO Auto-generated method stub
doWorkCypher(args);
}
调用main方法
1、鼠标右键点工程--->new--->Folder--->输入itcast
2、鼠标右键点以上方法所属的类--->Run As--->Java Application,程序报错,因为调用min方法时没传相应的参数进去。
3、鼠标右键点以上方法所属的类--->Run As--->Run Confugurarion--->Arguments--->Program(节目) Arguments(参数)--->输入ClassLoaderAttachment.class所在的绝对路径--->空格--->再输入上面的Folder名--->点apply--->最后Run。
4、最后点项目工程F5刷新后,会发现itcast文件夹下多了个ClassLoaderAttachment.class文件,此文件是加过密的文件。
测试结果
1、在一个min方法中打印System.out.println(new ClassLoaderAttachment().toString());,输出结果是:
hello,itcast
这时候的加载的类是原始的类
2、用itcast文件夹下的ClassLoaderAttachment.class,把F:\java\BianChengRuanJian\myeclipseworkspace\zhangxiaoxiangjichujiaqiang\bin\shipin44\ClassLoaderAttachment.class目录下的原始.class(未加过密的)替换掉,运行System.out.println(new ClassLoaderAttachment().toString());,程序报错。
2、编写自定义加载器,加载加过密的文件,并解密。
编写自定义类加载器,此类必须继承ClassLoader。
重写findClass方法,不能重写loadClass方法。代码如下:
//目录名(itcast)
String classDir;
/**
* 重写findClass方法
*/
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
// TODO Auto-generated method stub
String classFileName = classDir + "\\" + name + ".class";
try {
FileInputStream fis = new FileInputStream(classFileName);
//加密的.class的绝对路径,这样也可以,这位置的ClassLoaderAttachment.class是加过密的
// classFileName = "C:\\Users\\JSON\\Desktop\\ClassLoaderAttachment.class";
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
cypher(fis, bos);
fis.close();
byte[] bytes = bos.toByteArray();
return defineClass(bytes, 0, bytes.length);
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return super.findClass(name);
}
//构造函数
public MyClassLoader(String classDir){
this.classDir = classDir;
}
测试结果
1、在一个min方法中运行System.out.println(new ClassLoaderAttachment().toString());,打印输出:
hello,itcast
2、将加过密后的ClassLoaderAttachment.class替换掉未加过密的ClassLoaderAttachment.class文件。在myeclipseworkspace\zhangxiaoxiangjichujiaqiang\bin\shipin44目录下运行程序报错,如下图:
3、用自定义类加载器MyClassLoader加载,加过密的ClassLoaderAttachment,在min方法中运行如下代码:
Class clazz = new MyClassLoader("itcast").loadClass("ClassLoaderAttachment");
Date d1 = (Date) clazz.newInstance();
System.out.println(d1.getClass().getClassLoader().getClass().getName());
System.out.println(d1.getClass().getClassLoader().getParent().getClass().getName());
System.out.println(d1.toString());
输出结果:
shipin44.MyClassLoader
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
hello,itcast
23种常用的设计模式之----------模板方法设计模式
1、模式定义
2、使用场合
3、每日的生活行为
4、模板方法的静态建模图。
5、模板方法的代码实现
/**
* 起床
*/
public void getUp(){
System.out.println("起床");
}
/**
* 吃早餐
*/
public abstract void haveBreakfast();
/**
* 抽象乘坐交通工具的方法
*/
public abstract void transport();
/**
* 工作
*/
public void doWork(){
System.out.println("工作");
}
/**
* 模板方法(每天的行为)
*/
public void dayLift(){
System.out.println("-----------------------");
getUp();
haveBreakfast();
transport();
doWork();
System.out.println("------------------------");
}
}
/**
* 具体吃早餐的方法
*/
@Override
public void haveBreakfast() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("吃三明治,喝牛奶");
}
/**
* 具体做交通工具的方法
*/
@Override
public void transport() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("开私家车上班");
}
/**
* 具体吃早餐的方法
*/
@Override
public void haveBreakfast() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("喝粥,吃小菜");
}
/**
* 具体做交通工具的方法
*/
@Override
public void transport() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("坐公交车上班");
}
/**
* 具体吃早餐的方法
*/
@Override
public void haveBreakfast() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("吃煎饼,喝豆浆");
}
/**
* 具体做交通工具的方法
*/
@Override
public void transport() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("做地铁上班");
}
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
AbstractPeople peopleA = new PeopleA();
AbstractPeople peopleB = new PeopleB();
AbstractPeople peopleC = new PeopleC();
peopleA.dayLift();
peopleB.dayLift();
peopleC.dayLift();
}
运行Client类输出结果:
起床
吃三明治,喝牛奶
开私家车上班
工作
------------------------
-----------------------
起床
喝粥,吃小菜
坐公交车上班
工作
------------------------
-----------------------
起床
吃煎饼,喝豆浆
做地铁上班
工作
------------------------