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Java類加載器層次結(jié)構(gòu)原理解析

更新時(shí)間：2020年06月30日 10:08:05 作者：青蔥歲月

這篇文章主要介紹了Java類加載器層次結(jié)構(gòu)原理解析,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友可以參考下

類加載器的層次結(jié)構(gòu)：

引導(dǎo)類加載器（bootstrap class loader）

　　用來加載java的核心庫（JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar,或sun.boot.class.path路徑下的內(nèi)容），是用原生代碼來實(shí)現(xiàn)的（C實(shí)現(xiàn)的），并不繼承自java.lang.ClassLoader。

　　加載擴(kuò)展類和應(yīng)用程序類加載器，并指定它們的父類加載器。

擴(kuò)展類加載器（extensions class loader）

　　用來加載java的擴(kuò)展庫（JAVA_HOME/jre/lib/ext/*.jar,或java.ext.dirs路徑下的內(nèi)容）java虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)會提供一個擴(kuò)展庫目錄。該類加載器在此目錄里面查找并加載java類。

　　有sun.miscLauncher$ExtClassLoader實(shí)現(xiàn)，繼承自java.lang.ClassLoader

應(yīng)用程序類加載器（application class loader）

　　它根據(jù)java應(yīng)用的類路徑（classpath，java.class.path路徑）來加載指定路徑的類，一般來說，java應(yīng)用的類都是由它來完成加載的

　　由sun.misc.Launcher$AppClassLoader實(shí)現(xiàn)，繼承自java.lang.ClassLoader

自定義類加載器

　　開發(fā)人員可以通過繼承java.lang.ClassLoader類的方式實(shí)現(xiàn)自己的類加載器，以滿足一些特殊的需求。

說明：在java中由于類的加載采用的是雙親委托機(jī)制，上面幾種類加載器是父子關(guān)系，其中引導(dǎo)類加載器為基礎(chǔ)。

ClassLoader類介紹

作用：

　　java.lang.ClassLoader類的基本職責(zé)就是根據(jù)一個指定的類的名稱找到或者生成其對應(yīng)的字節(jié)代碼，然后從這些字節(jié)代碼中定義出一個java類，即java.lang.Class類的一個實(shí)例。

　　除此之外，ClassLoader還負(fù)責(zé)加載java應(yīng)用所需的資源文件，如圖像文件和配置文件等。

相關(guān)方法：

getParent()　　返回該類加載器的父類加載器
loadClass(String name)　　加載名稱為name的類，返回的結(jié)果是java.lang.Class類的實(shí)例
findClass(String name)　　查找名稱為name的類，返回的結(jié)果是java.lang.Class類的實(shí)例
findLoadedClass(String name)　　查找名稱為name的已經(jīng)被加載過的類，返回的結(jié)果是java.lang.Class類的實(shí)例
defineClass(String name,byte[] b,int off,int len)　　把字節(jié)數(shù)組b中的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成java類，返回的結(jié)果是java.lang.Class類的實(shí)例。這個方法被聲明為final的。
resolveClass(Class<?> c)　　鏈接指定的java類。

代碼測試類加載器：

public class Demo02 {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader());
    System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent());;
    System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent().getParent());;
  }
}

輸出：

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@1016632

sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@dc6a77

null

依次為應(yīng)用加載器、擴(kuò)展加載器和引導(dǎo)加載器（但是引導(dǎo)加載為原生代碼所寫，因此獲取不到，為null）。

類加載器的代理模式：

代理模式：交給其他加載器來加載指定的類。

雙親委托機(jī)制：

　　就是某個特定的類加載器在接到加載類的請求時(shí)，首先將加載任務(wù)委托給父類加載器，以此追溯，直到最高的爺爺輩的，如果父類加載器可以完成類加載任務(wù)，就成功返回；只有父類加載器無法完成此加載任務(wù)時(shí)，才自己去加載。

　　雙親委托機(jī)制是為了保證java核心庫的類型安全（這種機(jī)制就保證不會出現(xiàn)用戶自己能定義java.lang.Object類的情況）。

　　類加載器除了用于加載類，也是安全的最基本的屏障。

雙親委托機(jī)制是代理模式的一種：

　　并不是所有的類加載器都采用雙親委托機(jī)制。

　　tomcat服務(wù)器類加載器也使用代理模式，所不同的是它是首先嘗試自己去加載某個類，如果找不到再代理給父類加載器。這與一般類加載器的順序是相反的。

自定義類加載器的流程：

　　繼承：java.lang.ClassLoader

　　首先檢查請求的類型是否已經(jīng)被這個類裝載器裝載到命名空間中，如果已經(jīng)裝載，則返回

　　委派類將加載請求給父類加載器，如果父類加載器能夠完成，則返回父類加載器加載的Class實(shí)例

　　調(diào)用本類加載器的findClass()方法，師徒獲取對應(yīng)的字節(jié)碼，如果獲取得到，則調(diào)用defineClass()導(dǎo)入類型到方法區(qū)；如果獲取不到對應(yīng)的字節(jié)碼或者其它原因失敗，則返回異常給loadClass(),loadClass()轉(zhuǎn)拋異常，終止加載過程

　　注：被兩個加載器加載的同一個類，Jvm不認(rèn)為是相同的類。

示例代碼如下：

package com.test;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

/**
 * 自定義文件系統(tǒng)加載器
 * @author We.lxk
 *
 */
public class FileSystemClassLoader extends ClassLoader{
  private String rootDir;
  
  public FileSystemClassLoader(String rootDir) {
    this.rootDir = rootDir;
  }
  
  private byte[] getClassData(String classname){    //com.test.User -> rootDir/com/test/User
    String path = rootDir +"/"+classname.replace(".", "/")+".class";
    //IOUtils 可以使用它將讀取的流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組
    InputStream is = null;
    ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); 
    try{
      is = new FileInputStream(path);
      
      byte[] buffer = new byte[1024];
      int temp = 0;
      while((temp=is.read(buffer))!=-1){
        baos.write(buffer, 0, temp);
      }
      return baos.toByteArray();
    }catch(Exception e){
      e.printStackTrace();
      return null;
    }finally{
        try {
          if(is!=null)
          is.close();
        } catch (IOException e) {
          // TODO Auto-generated catch block
          e.printStackTrace();
        }
        try {
          if(baos!=null)
          baos.close();
        } catch (IOException e) {
          // TODO Auto-generated catch block
          e.printStackTrace();
        }
    }
  }
  
  @Override
  public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    Class<?> c = findLoadedClass(name);
    
    //應(yīng)該先查詢有沒有加載過這個類。已經(jīng)加載，則直接返回加載好的類。
    if(c!=null){
      return c;
    }else{
      ClassLoader parent = this.getParent();
      try{
        //System.out.println("hello");
        c = parent.loadClass(name);          //委派給父類加載
      }catch(Exception e){
        //e.printStackTrace();
      }
      if(c!=null){
        return c;
      }else{
        byte[] classData = getClassData(name);
        if(classData==null){
          throw new ClassNotFoundException();
        }else{
          c = defineClass(name, classData, 0, classData.length);
        }
      }
    }
    return c;
  }
}

測試代碼：

package com.test;

/**
 *  測試自定義的FileSystemClassLoader 
 * @author We.lxk
 *
 */
public class Demo03 {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    FileSystemClassLoader loader = new FileSystemClassLoader("D:/myJava");
    FileSystemClassLoader loader2 = new FileSystemClassLoader("D:/myJava");
    
    Class<?> c = loader.loadClass("com.test.Demos");
    Class<?> c2 = loader.loadClass("com.test.Demos");
    Class<?> c3 = loader2.loadClass("com.test.Demos");
    
    Class<?> c4 = loader2.loadClass("java.lang.String");
    Class<?> c5 = loader.loadClass("com.test.Demo");
    
    
    System.out.println(c.hashCode()+" "+c.getClassLoader());
    System.out.println(c2.hashCode()+" "+c2.getClassLoader());
    System.out.println(c3.hashCode()+" "+c3.getClassLoader());
    System.out.println(c4.hashCode()+" "+c4.getClassLoader());
    System.out.println(c5.hashCode()+" "+c5.getClassLoader());
    //System.out.println(.getClassLoader());
  }
}

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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