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JVM中的类加载器

简介: 把类加载阶段中的"通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流"这个动作放到Java虚拟机外部去实现,以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类,实现这个动作的代码模块称为类加载器。
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类加载器

 把类加载阶段中的"通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流"这个动作放到Java虚拟机外部去实现,以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类,实现这个动作的代码模块称为类加载器。

自定义类加载器

 现在有个需求在项目中我们需要加载一个特定目录下的class文件【c:\tools\myClassLoader】,这时我们需要自己来定义特定的类加载器。

1.创建自定义类加载器

 继承ClassLoader后重写了findClass方法加载指定路径上的class,代码如下:

import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;

/**
 * 自定义类加载器
 * @author 波波烤鸭
 * @email dengpbs@163.com
 *
 */
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
    // 加载的路径
    private String path;

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

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        try {
            byte[] result = getClass(name);
            if (result == null) {
                throw new ClassNotFoundException();
            } else {
                // 将字节流转换为Class对象
                return defineClass(name, result, 0, result.length);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
    // 加载class为字节数组
    private byte[] getClass(String name) {
        try {
            return Files.readAllBytes(Paths.get(path));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

2.测试

指定目录下存放编译好的class文件,注意用相关的jdk版本编译

image.png

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
    MyClassLoader myLoader = new MyClassLoader("C:\\tools\\myClassLoader\\User.class");
    Class clazz = myLoader.loadClass("com.dpb.pojo.User");
    Object object = clazz.newInstance();
    System.out.println(object);
    System.out.println(object.getClass().getClassLoader());
}

输出结果

com.dpb.pojo.User@4e25154f
com.dpb.loader.MyClassLoader@6d06d69c

实现了加载特定目录下的class文件

ClassLoader

 上面的代码虽然实现加载特定目录下的class文件,但这么执行的原因是什么呢?要了解这个我们需要来具体看下ClassLoader的源代码。代码比较多,截取了核心的代码

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
     throws ClassNotFoundException
 {
     synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
         // First, check if the class has already been loaded
         Class<?> c = findLoadedClass(name);
         // 获取类加载器 如果为null 本方法就结束了
         if (c == null) {
             long t0 = System.nanoTime();
             try {
                 // 如果parent为null
                 if (parent != null) {
                    // 获取 父类加载器
                     c = parent.loadClass(name, false);
                 } else {
                    // 使用引导加载器
                     c = findBootstrapClassOrNull(name);
                 }
             } catch (ClassNotFoundException e) {
                 // ClassNotFoundException thrown if class not found
                 // from the non-null parent class loader
             }
             // 如果所有的父加载器都没有找到Class
             if (c == null) {
                 // If still not found, then invoke findClass in order
                 // to find the class.
                 long t1 = System.nanoTime();
                 // 就调用自身的findClass方法去加载类
                 c = findClass(name);

                 // this is the defining class loader; record the stats
                 sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                 sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                 sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
             }
         }
         if (resolve) {
             resolveClass(c);
         }
         return c;
     }
 }
// 本方法并没有去查找Class,本方法留给子类去重写的
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    throw new ClassNotFoundException(name);
}

 所以如果我们需要加载特定的Class文件的时候只需要重写findClass方法即可,而不用去重写loadClass方法。

双亲委派模型

 通过ClassLoader中的loadClass方法我们发现类加载器加类的时候有既定的原则,而且系统提供的类加载器好像也不止一个,我们就来说下这块。系统给我们提供了三个类加载器,如下

序号 类加载 说明

1 启动类加载器

Bootstrap ClassLoader 加载<JAVA_HOME> \lib目录下或-Xbootclasspath指定路径下能被虚拟机识别的类库加载到虚拟机中(rj.jar) ,无法被java程序直接是使用

2 扩展类加载器

Extension ClassLoader 负责加载<JAVA_HOME> \lib\ext目录中或者被java.ext.dirs指定的目录下的类库,程序员可以直接使用该加载器

3 应用程序类加载器

Application ClassLoader 也称系统类加载器,负责加载用户类路径上所指定的类库,一般是程序默认的类加载器

image.png

1.启动类加载器

public static void main(String[] args) {
    System.out.println("BootStrap:"+String.class.getClassLoader());
    System.out.println(System.getProperty("sun.boot.class.path"));
}

启动类加载器我们无法通过程序获取,所以打印结果为null,可是加载资源的路径可以获取。

BootStrap:null
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_144\lib\resources.jar;
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_144\lib\rt.jar;
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_144\lib\sunrsasign.jar;
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_144\lib\jsse.jar;
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_144\lib\jce.jar;
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_144\lib\charsets.jar;
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_144\lib\jfr.jar;
C:\Program Files\Java\jre1.8.0_144\classes

2.扩展类加载器

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));
}

加载路径如下:

C:\Program Files\Java\jre1.8.0_144\lib\ext;
C:\Windows\Sun\Java\lib\ext

我们也可以将自己的文件打成jar包放到扩展目录下,也会被扩展类加载器加载。

3.系统类加载器

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
}

加载路径

C:\Users\dengp\Desktop\共享文件\Java1112\workspace\others\FreemarkerDemo\target\classes;
C:\Users\dengp\.m2\repository\org\springframework\spring-context\4.3.21.RELEASE\spring-context-4.3.21.RELEASE.jar;
C:\Users\dengp\.m2\repository\org\springframework\spring-aop\4.3.21.RELEASE\spring-aop-4.3.21.RELEASE.jar;
C:\Users\dengp\.m2\repository\org\springframework\spring-beans\4.3.21.RELEASE\spring-beans-4.3.21.RELEASE.jar;
C:\Users\dengp\.m2\repository\org\springframework\spring-core\4.3.21.RELEASE\spring-core-4.3.21.RELEASE.jar;
C:\Users\dengp\.m2\repository\commons-logging\commons-logging\1.2\commons-logging-1.2.jar;
C:\Users\dengp\.m2\repository\org\springframework\spring-expression\4.3.21.RELEASE\spring-expression-4.3.21.RELEASE.jar;
C:\Users\dengp\.m2\repository\org\springframework\spring-webmvc\4.3.21.RELEASE\spring-webmvc-4.3.21.RELEASE.jar;
C:\Users\dengp\.m2\repository\org\springframework\spring-web\4.3.21.RELEASE\spring-web-4.3.21.RELEASE.jar;
C:\Users\dengp\.m2\repository\org\freemarker\freemarker\2.3.28\freemarker-2.3.28.jar;
C:\Users\dengp\.m2\repository\org\springframework\spring-context-support\4.3.21.RELEASE\spring-context-support-4.3.21.RELEASE.jar

双亲委派描述:

   如果一个类加载器收到了类加载请求,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器完成,每一个层次的类加载器都是如果,因此所有的加载请求最终都应该传递到顶层的启动类加载器中

   当父加载器反馈无法加载该类时(搜索范围中没有找到所需的类),子加载器才会尝试自己去加载。

弄清楚这个委派模型后再去看loadClass方法中的逻辑应该就比较容易了。

参考《深入理解Java虚拟机》


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