全面解析Java類載入器

標籤：

深入理解和探究Java類載入機制----1.java.lang.ClassLoader類介紹

java.lang.ClassLoader類的基本職責就是根據一個指定的類的名稱，找到或者產生其對應的位元組代碼，然後從這些位元組代碼中定義出一個Java 類，即 java.lang.Class類的一個執行個體。

ClassLoader提供了一系列的方法，比較重要的方法如：

 

  2.JVM中類載入器的樹狀階層

Java 中的類載入器大致可以分成兩類，一類是系統提供的，另外一類則是由 Java 應用開發人員編寫的。 

引導類載入器（bootstrap class loader）：

它用來載入 Java 的核心庫(jre/lib/rt.jar)，是用原生C++代碼來實現的，並不繼承自java.lang.ClassLoader。

載入擴充類和應用程式類載入器，並指定他們的父類載入器，在java中擷取不到。 

擴充類載入器（extensions class loader）：

它用來載入 Java 的擴充庫(jre/ext/*.jar)。Java 虛擬機器的實現會提供一個擴充庫目錄。該類載入器在此目錄裡面尋找並載入 Java 類。 

應用程式類載入器（application class loader）：

它根據 Java 應用的類路徑（CLASSPATH）來載入 Java 類。一般來說，Java 應用的類都是由它來完成載入的。可以通過 ClassLoader.getSystemClassLoader()來擷取它。

自訂類載入器（custom class loader）：

除了系統提供的類載入器以外，開發人員可以通過繼承 java.lang.ClassLoader類的方式實現自己的類載入器，以滿足一些特殊的需求。

 

以下測試代碼可以證明此階層：

public class testClassLoader {    @Test    public void test(){        //application class loader        System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader());        //extensions class loader        System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent());        //bootstrap class loader        System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent().getParent());    }}

輸出為：

 

可以看出ClassLoader類是由AppClassLoader載入的。他的父親是ExtClassLoader，ExtClassLoader的父親無法擷取是因為它是用C++實現的。

 3.雙親委派機制

　　某個特定的類載入器在接到載入類的請求時，首先將載入任務委託交給父類載入器，父類載入器又將載入任務向上委託，直到最父類載入器，如果最父類載入器可以完成類載入任務，就成功返回，如果不行就向下傳遞委託任務，由其子類載入器進行載入。

雙親委派機制的好處：

　　保證java核心庫的安全性（例如：如果使用者自己寫了一個java.lang.String類就會因為雙親委派機制不能被載入，不會破壞原生的String類的載入）

代理模式

　　與雙親委派機制相反，代理模式是先自己嘗試載入，如果無法載入則向上傳遞。tomcat就是代理模式。

 

4.自訂類載入器

public class MyClassLoader extends ClassLoader{    private String rootPath;        public MyClassLoader(String rootPath){        this.rootPath = rootPath;    }        @Override    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {        //check if the class have been loaded        Class<?> c = findLoadedClass(name);                if(c!=null){            return c;        }        //load the class        byte[] classData = getClassData(name);        if(classData==null){            throw new ClassNotFoundException();        }        else{            c = defineClass(name,classData, 0, classData.length);            return c;        }        }        private byte[] getClassData(String className){        String path = rootPath+"/"+className.replace(‘.‘, ‘/‘)+".class";                InputStream is = null;        ByteArrayOutputStream bos = null;        try {            is = new FileInputStream(path);            bos = new ByteArrayOutputStream();            byte[] buffer = new byte[1024];            int temp = 0;            while((temp = is.read(buffer))!=-1){                bos.write(buffer,0,temp);            }            return bos.toByteArray();        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }finally{            try {                is.close();                bos.close();            } catch (Exception e) {                e.printStackTrace();            }                    }                return null;            }    }

測試自訂的類載入器

建立一個測試類別HelloWorld

package testOthers;public class HelloWorld {}

在D盤根目錄建立一個testOthers檔案夾，編譯HelloWorld.java，將得到的class檔案放到testOthers檔案夾下。

利用如下代碼進行測試

public class testMyClassLoader {    @Test    public void test() throws Exception{        MyClassLoader loader = new MyClassLoader("D:");        Class<?> c = loader.loadClass("testOthers.HelloWorld");        System.out.println(c.getClassLoader());    }}

輸出：

 

說明HelloWorld類是被我們的自訂類載入器MyClassLoader載入的

 

5.類載入過程詳解

JVM將類載入過程分為三個步驟：裝載（Load），連結（Link）和初始化(Initialize)

1) 裝載：

　　尋找並載入類的位元據；

2)連結：

　　驗證：確保被載入類資訊符合JVM規範、沒有安全方面的問題。

　　準備：為類的靜態變數分配記憶體，並將其初始化為預設值。

　　解析：把虛擬機器常量池中的符號引用轉換為直接引用。

3)初始化：

　　為類的靜態變數賦予正確的初始值。

ps:解析部分需要說明一下，Java 中，虛擬機器會為每個載入的類維護一個常量池【不同於字串常量池，這個常量池只是該類的字面值（例如類名、方法名）和符號引用的有序集合。 而字串常量池，是整個JVM共用的】這些符號（如int a = 5;中的a）就是符號引用，而解析過程就是把它轉換成指向堆中的對象地址的相對位址。

 

類的初始化步驟：

1）如果這個類還沒有被載入和連結，那先進行載入和連結

2）假如這個類存在直接父類，並且這個類還沒有被初始化（注意：在一個類載入器中，類只能初始化一次），那就初始化直接的父類（不適用於介面）

3）如果類中存在static標識的塊，那就依次執行這些初始化語句。

 

 

 

全面解析Java類載入器