Java類載入器初探

簡介：類載入器(class loader)是Java中的一個很重要的概念。類載入器負責載入Java類的位元組代碼到Java虛擬機器中。本文首先詳細介紹了Java類載入器的基本概念，Java虛擬機器內建的幾種類載入器，以及Java開發中CLASSPATH設定中的一些誤區。 類載入器是Java語言的一個創新，也是Java語言流行的重要原因之一。它使得Java類可以被動態載入到Java虛擬機器中並執行。類載入器從JDK1.0就出現了，最初是為了滿足Java Applet的需要而開發出來的。Java Applet需要從遠程下載Java類檔案到瀏覽器中並執行。現在類載入器在WEB容器和OSGI中得到了廣泛的使用。一般來說，Java應用的開發人員不需要直接同類載入器進行互動。Java虛擬機器預設的行為就已經足夠滿足大多數情況的需求了。不過如果遇到了需要與類載入器進行互動的情況，而對類載入器的機會又不是很瞭解的話，就很容易花大量的時間去調試ClassNotFoundException和NoClassDefFoundError等異常。類載入器的概念：顧名思義，類載入器(class loader)用來載入Java類到虛擬機器中。一般來說，Java虛擬機器使用Java類的方式如下：Java源檔案(.java)在經過Java編譯器編譯之後就被轉換成Java位元組代碼(.class檔案)。類載入器負責讀取Java位元組代碼，並轉換成java.lang.Class類的一個執行個體。每個這樣的執行個體用來表示一個Java類。通過執行個體的newInstance()方法就可以建立出該類的一個對象。實際的情況可能更複雜，比如Java位元組代碼可能是通過工具動態產生的，也可能是通過網路下載的。中間可能還經過連結，驗證等環節。 Java類載入器的機制：Java類載入過程採用父親委託機制，這種機制能更好地保證Java平台的安全。在此委託機制中，除了Java虛擬機器內建的根類載入器外，其餘的類載入器都只有一個父載入器。當Java程式請求載入器loader1載入Sample類時，loader1首先委託自己的父載入器去載入Sample類，若父載入器能載入，則由父載入器完成載入任務，否則則由載入器loader1本身載入Sample類。Java虛擬機器內建了哪些類載入器？●根(bootstrap)類載入器：也稱為引導類載入器。該載入器沒有父載入器，它負責載入虛擬機器的核心類型，比如java.lang.*等。在後面的測試代碼中看到java.lang.Object就是由根類載入器載入的。更準確地說，根類型器(bootstrap)從系統屬性sun.boot.class.path所指定的目錄中載入類庫。根類載入器的實現依賴於底層作業系統，屬性虛擬機器的實現的一部分，本身並不是用java寫的，可能是c/c++，所以它並沒有繼承java.lang.ClassLoader類。●擴充(Exstension)類載入器：它的父載入器為根類載入器。它從java.ext.dirs系統屬性所指定的目錄中載入類庫，如果把使用者建立的jar檔案放到這個目錄下，它也會自動由擴充器載入。擴充類載入器是純Java類。是java.lang.ClassLoader類的子類。後面會提到ClassPath的設定誤區。●系統(System)類載入器：也稱為應用類載入器，它的父載入器為擴充類載入器。它從環境變數classpath或者系統屬性java.class.path所指定的目錄中載入類，它是使用者自訂的類載入器的預設父載入器。如後面提到的Person類。系統類別載入器是純Java類，是java.lang.ClassLoader的子類。測試與驗證測試test1:測試jvm內建的幾個類載入器package com.jfans;public class ClassLoaderTest1 {public static void main(String[] args) {     System.out.println(String.class.getClassLoader());//根(引導)類載入器     System.out.println(Object.class.getClassLoader());//根(引導)類載入器     System.out.println(Person.class.getClassLoader());//系統類別載入器,自訂的Person類          System.out.println(sun.net.spi.nameservice.dns.DNSNameService.class.getClassLoader());     ClassLoader loader = ClassLoader.getSystemClassLoader();//返回系統類別載入器(在虛擬機器啟動時就會產生) System.out.println(loader);}}結果：nullnullsun.misc.Launcher$AppClassLoader@82ba41sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@923e30sun.misc.Launcher$AppClassLoader@82ba41結果說明：輸出為null即表示是根類載入器test2:返回幾個與class loader相關的幾個路徑package com.jfans;public class ClassLoaderTest3 {public static void main(String[] args) {String sunBootClassPath = System.getProperty("sun.boot.class.path");System.out.println("sunBootClassPath: " + sunBootClassPath);    String javaExtDirs = System.getProperty("java.ext.dirs");    System.out.println("extDir: " + javaExtDirs);    String javaClassPath = System.getProperty("java.class.path");    System.out.println("javaClassPath: " + javaClassPath);    System.out.println(java.lang.ClassLoader.class.getClassLoader());}}結果：sunBootClassPath: E:/DevelopmentTools/JDK5.0/Java/jdk1.5.0_05/jre/lib/rt.jar;E:/DevelopmentTools/JDK5.0/Java/jdk1.5.0_05/jre/lib/i18n.jar;E:/DevelopmentTools/JDK5.0/Java/jdk1.5.0_05/jre/lib/sunrsasign.jar;E:/DevelopmentTools/JDK5.0/Java/jdk1.5.0_05/jre/lib/jsse.jar;E:/DevelopmentTools/JDK5.0/Java/jdk1.5.0_05/jre/lib/jce.jar;E:/DevelopmentTools/JDK5.0/Java/jdk1.5.0_05/jre/lib/charsets.jar;E:/DevelopmentTools/JDK5.0/Java/jdk1.5.0_05/jre/classesextDir: E:/DevelopmentTools/JDK5.0/Java/jdk1.5.0_05/jre/lib/extjavaClassPath: D:/workspace_job/ClassLoader/bin說明：測試平台為windows xp,jdk5.0,jdk安裝目錄為E:/DevelopmentTools/JDK5.0/Java/ 說明：rt.jar是由根類載入器載入的，rt為runtime的縮寫，裡面是核心java類。Classpath設定的誤區：經常看到一些人和一些Java教材上寫設定classpath內容為：.;%JAVA_HOME%/jre/lib/rt.jar；後面可能還接有其它jar。通過上面的理論部分和測試結果可知，rt.jar實際上已經由根類載入器載入了。所以classpaht中根本沒有必要設定%JAVA_HOME%/jre/lib/rt.jar；只需要設定為：.(目前的目錄)即可。