1 特点
双亲委派:
如果一个类加载器收到了类加载的请求,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去完成,每一个层次的类加载器都是如此,因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中,只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求(它的搜索范围中没有找到所需的类)时,子加载器才会尝试自己去加载。
负责依赖:
同时加载它依赖的类
缓存加载:
加载后放到内存里,再次加载时就会直接获取
2 应用
3 分类
3.1 启动类加载器 Bootstrap Classloader
负责将存放在 JAVA_HOME/lib 目录的,或者被 -Xbootclasspath 参数所指定的路径中的,并且是虚拟机识别的类库加载到虚拟机内存中。
BootstrapClassLoader 对 Java程序是不可见的,所以获取时返回了 null,我们也可以通过某一个类的加载器是否为 null 来作为判断该类是不是使用 BootstrapClassLoader 进行加载的依据
3.2 扩展类加载器 Extension ClassLoader
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader ,负责加载 JAVA_HOME\lib\ext,java.ext.dirs 系统变量所指定的路径中的所有类库,开发者可以直接使用扩展类加载器。
3.3 应用程序类加载器 Application ClassLoader
sun.misc.Launcher$AppClassLoader, 负责加载用户类路径上所指定的类库,可以直接使用这个类加载器。
3.4 系统类加载器system class loader
默认是应用程序类加载器
系统类加载器配置:
使用如下配置,可以将自定义的类加载器配置成系统类加载器
-Djava.system.class.loader=me.capthua.advancedjava.week1.classloader.MyClassLoader
public MyClassLoader(ClassLoader classLoader){
super(classLoader);
}
3.5 自定义类加载器
示例代码如下:
package me.ffulauh.javalang;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args)throws Exception {
ClassLoader myLoader=new ClassLoader() {
@Override
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
try {
String fileName=name.substring(name.lastIndexOf(".")+1)+".class";
InputStream is=getClass().getResourceAsstream(fileName);
if(is==null){
return super.loadClass(name);
}
byte[] b=new byte[is.available()];
is.read(b);
return defineClass(name,b,0,b.length);
} catch (IOException e){
throw new ClassNotFoundException(name);
}
}
};
Object obj=myLoader.loadClass("me.ffulauh.javalang.ClassLoaderTest").newInstance();
System.out.println(obj.getClass());
//class me.ffulauh.javalang.ClassLoaderTest
System.out.println(obj.getClass().getClassLoader());
//me.ffulauh.javalang.ClassLoaderTest$1@d716361
System.out.println(me.ffulauh.javalang.ClassLoaderTest.class.getClassLoader());
//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
System.out.println(obj instanceof me.ffulauh.javalang.ClassLoaderTest);
//false
}
}
上面自定义的类加载器的逻辑是:从资源文件中读入一个字节码文件的输入流,如果流为空,则让父 类加载器加载,否则,由自定义的类加载器加载。
此逻辑为 子 类加载器 优先加载。不属于双亲委派机制。当然这里的逻辑有开发者自定定义。也可以显然 父 类加载器加载。
自定义类加载器的 父 类加载器是应用程序类加载器:
4 类加载器源码分析
4.1 ClassLoader
ClassLoader中的主要方法为:loadClass(String name, boolean resolve) 方法中 resolve 表示是否连接,默认为 false
先检查是否已经被加载过,若没有加载则调用父加载器的loadClass(),若父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器。如果父加载器加载失败,抛出ClassNotFoundException异常后,再调用自己的findClass()方法进行加载。findClass()需要子类实现。
ClassLoader.java
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);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
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;
}
}
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
throw new ClassNotFoundException(name);
}
4.2 urlclassloader
AppClassLoader,ExtClassLoader都继承urlclassloader。
urlclassloader 中的 findClass 调用的是 ClassLoader中的defineClass(),defineClass 中会调用 SecureClassLoader 中的 defineClass方法。
urlclassloader.java
protected Class<?> findClass(final String name)
throws ClassNotFoundException
{
......
return defineClass(name, res);
......
}
private Class<?> defineClass(String name, Resource res) throws IOException {
......
return defineClass(name, b, 0, b.length, cs);
......
}
SecureClassLoader.java
protected final Class<?> defineClass(String name,
byte[] b, int off, int len,
CodeSource cs)
{
return defineClass(name, b, off, len, getProtectionDomain(cs));
}
ClassLoader中的的 addURL(URL url)
这个方法是将特定的 url 添加到类加载器,这些 url 是用来搜索类与资源的。将类注入现有累加载器是会用到这个方法。
/**
* Appends the specified URL to the list of URLs to search for classes and resources.
* If the URL specified is null or is already in the list of URLs, or if this loader is closed, then invoking this method has no effect.
*/
protected void addURL(URL url) {
ucp.addURL(url);
}
5.添加引用类的几种方式
1. 将类放到指定目录
放到 JDK 的 JAVA_HOME/lib/ext 下, -Djava.ext.dirs 指定目录, java -cp/classpath 指定类路径
2. 自定义 ClassLoader 加载
3. 将类注入已有的ClassLoader。拿到当前执行类的 ClassLoader,反射调用 defineClass 或者 addUrl方法 让已有的类加载器加载新类。
代码如下:
ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
String byteFilePath = "E:\\ideaProjects\\tech4u\\src\\main\\java\\me\\ffulauh\\javalang\\jvm\\classloader" +
"\\HelloWorld.class";
File byteFile=new File(byteFilePath);
byte[] classBytes= FileUtils.file2byte(byteFile);
String className="me.ffulauh.javalang.jvm.classloader.HelloWorld";
Method defineMethod = ClassLoader.class.getDeclaredMethod("defineClass",String.class,byte[].class,int.class,int.class);
defineMethod.setAccessible(true);
Class helloClazz =(Class) defineMethod.invoke(classLoader,className, classBytes, 0, classBytes.length);
Method method=helloClazz.getmethod("sayHello");
method.invoke(helloClazz.newInstance());
String jarFile="D:\\devtools\\repo\\com\\alibaba\\druid\\1.2.6\\druid-1.2.6.jar";
Class jarClazz=null;
Method addUrlMethod= urlclassloader.class.getDeclaredMethod("addURL", URL.class);
addUrlMethod.setAccessible(true);
addUrlMethod.invoke(classLoader,new File(jarFile).toURI().toURL());
jarClazz=Class.forName("com.alibaba.druid.pool.DruidPooledStatement");
System.out.println(jarClazz);
6 遇到的问题
1. 如果一个类加载器已经加载了一个类,它再次调用defineClass()方法加载这个类时,会抛异常
Exception in thread "main" java.lang.LinkageError: loader (instance of me/ffulauh/javalang/opbytecode/asm/simple/MyClassLoader): attempted duplicate class deFinition for name: "me/ffulauh/javalang/opbytecode/asm/HelloWorld"
at java.lang.classLoader.defineClass1(Native Method)
at java.lang.classLoader.defineClass(ClassLoader.java:757)
at java.lang.classLoader.defineClass(ClassLoader.java:636)
at me.ffulauh.javalang.opbytecode.asm.simple.MyClassLoader.findClass(MyClassLoader.java:28)
at me.ffulauh.javalang.opbytecode.asm.simple.MyClassLoader.loadClass(MyClassLoader.java:20)
at me.ffulauh.javalang.opbytecode.asm.transform.ModifyMethodDemo.main(ModifyMethodDemo.java:38)
2. 在Tomcat 8中,处理请求的线程对应的类加载器为 TomcatEmbeddedWebappClassLoader,这个类加载器的 addURL方法是没有实现的。此时如果调用这个方法,是不会加载不到类的。
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