Classloader 类加载器,用来加载Java类到 Java 虚拟机中的一种加载器。那么Classloader 类有什么原理呢?下面跟yjbys小编一起来学习一下!
JAVA启动后,是经过JVM各级ClassLoader来加载各个类到内存。为了更加了解加载过程,我通过分析和写了一个简单的ClassLoader来粗浅的分析它的原理。
JVM的ClassLoader分三层,分别为Bootstrap ClassLoader,Extension ClassLoader,System ClassLoader,他们不是类继承的父子关系,是逻辑上的上下级关系。
Bootstrap ClassLoader是启动类加载器,它是用C++编写的,从%jre%/lib目录中加载类,或者运行时用-Xbootclasspath指定目录来加载。
Extension ClassLoader是扩展类加载器,从%jre%/lib/ext目录加载类,或者运行时用制定目录来加载。
System ClassLoader,系统类加载器,它会从系统环境变量配置的classpath来查找路径,环境变量里的.表示当前目录,是通过运行时-classpath或指定的目录来加载类。
一般自定义的Class Loader可以从sLoader继承,不同classloader加载相同的类,他们在内存也不是相等的,即它们不能互相转换,会直接抛异常。sLoader的核心加载方法是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 = Class(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;
}
通过上面加载过程,我们能知道JVM默认是双亲委托加载机制,即首先判断缓存是否有已加载的类,如果缓存没有,但存在父加载器,则让父加载器加载,如果不存在父加载器,则让Bootstrap ClassLoader去加载,如果父类加载失败,则调用本地的findClass方法去加载。
可以通过下面三条语句,输入现在加载的各个classloader的加载路径:
tln(":" + roperty(""));
tln(":" + roperty(""));
tln(":" +roperty(""));
ClassLoader cl = entThread()ontextClassLoader();//ystemClassLoader()
tln("getContextClassLoader:" +ring());
tln("nt:" +arent()ring());
tln("nt2:" +arent()arent());
输出结果为:
:C:Program FilesJavajre7lib;C:Program FilesJavajre7lib;C:Program FilesJavajre7lib;C:Program FilesJavajre7lib;C:Program FilesJavajre7lib;C:Program FilesJavajre7lib;C:Program FilesJavajre7classes
:C:Program FilesJavajre7libext;C:WindowsSunJavalibext
:E:MyProjectsworkspaceTestConsolebin
getContextClassLoader:cher$AppClassLoader@19dbc3b
nt:cher$ExtClassLoader@b103dd
nt2:null
从上面的运行结果可以看出逻辑上的层级继承关系。双亲委托机制的作用是防止系统jar包被本地替换,因为查找方法过程都是从最底层开始查找。 因此,一般我们自定义的classloader都需要采用这种机制,我们只需要继承sLoader实现findclass即可,如果需要更多控制,自定义的classloader就需要重写loadClass方法了,比如tomcat的加载过程,这个比较复杂,可以通过其他文档资料查看相关介绍。
各个ClassLoader加载相同的类后,他们是不互等的,这个当涉及多个ClassLoader,并且有通过当前线程上线文获取ClassLoader后转换特别需要注意,可以通过线程的setContextClassLoader设置一个ClassLoader线程上下文,然后再通过entThread()ontextClassLoader()获取当前线程保存的Classloader。但是自定义的类文件,放到Bootstrap ClassLoader加载目录,是不会被Bootstrap ClassLoader加载的,因为作为启动类加载器,它不会加载自己不熟悉的jar包的,并且类文件必须打包成jar包放到加载器加载的根目录,才可能被扩展类加载器所加载。
下面我自定义一个简单的classloader:
public class TestClassLoader extends ClassLoader {
//定义文件所在目录
private static final String DEAFAULTDIR="E:MyProjectsworkspaceTestConsolebin";
public Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
byte[] b = null;
try {
b = loadClassData(GetClassName(name));
} catch (Exception e) {
tStackTrace();
}
return defineClass(name, b, 0, th);
}
@Override
protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
if(tsWith("java.")){try {
return Class(name, false);
} catch (ClassNotFoundException e) {
tStackTrace();
}
}
byte[] b = null;
try {
b = loadClassData(GetClassName(name));
} catch (Exception e) {
tStackTrace();
}
return defineClass(name, b, 0, th);
}
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=())!=-1){
e(n);
}
e();
return teArray();
}
public static String GetClassName(String name){
return DEAFAULTDIR+ace('.','/')+"s";
}
}
这个自定义的ClassLoader重写了loadclass方法,但不用默认的双亲委托,比如包下面的都无法解析,这里我简单的判断如果是java.开始的包则用父类去解析,能简单的满足双亲委托机制,但是其他相关非系统类加载也没有用父类加载了。
测试代码如:
TestClassLoader liuloader = new TestClassLoader();
Myrunner runner = new Myrunner();
ontextClassLoader(liuloader);
t();
Myrunner是我自定义继承自Thread的线程,通过设置线程上下文的classloader后,线程内部测试代码如:
ClassLoader cl1 = entThread()ontextClassLoader();
tln(cl1);
它将会输出:
ClassLoader@347cdb,说明已经为当前线程上下文设置了自定义的Classloader了,如果这个线程内部通过这个classloader加载一个类,再转换成当前的类,如代码:
Class c = Class("Loader2"); TestLoader2 tloader = (TestLoader2)nstance();
则为抛sCastException异常: Loader2 cannot be cast to Loader2。
因为cl1当前是 TestClassLoader加载的,而这个TestLoader2的.类还是默认由AppClassLoader加载,因此它们不能隐式转换,Classloader加载相同的类,内存认为它们是没有关系的对象。
如果把我自定义的TestClassLoader里的LoadClass方法去掉,则采用了双亲委托机制,这样我们除了指定的类以外,其他都会优先用父类来加载。这样可以解决刚才的sCastException异常问题,为加载的对象建立一个抽象父类,自定义的Classloader负责加载子类,父类统一交给AppClassLoader或父加载器来加载,这样线程内部可以使用类试:
Class c = Class("Loader2");
BaseTest tloader = (BaseTest)nstance();
BaseTest是TestLoader2的父类,因为BaseTest都是AppClassLoader或父加载器加载的,因此可以达到成功隐式转换的目的。
对于Tomcat等几个处理的Classloader都是自定义并重写了loadclass方法,内部会更复杂处理。