JAVA CLASS LOADER

出处：http://www.iteye.com/topic/1005717

1. ClassLoader

类加载器（class loader）用来加载 Java 类到 Java 虚拟机中。Java 源程序（.java 文件）在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码（.class 文件）。类加载器负责读取 Java 字节代码，并转换成 java.lang.Class 类的一个实例。 2. ClassLoader Hierarchy JVM在加载类时，使用的是双亲委托模式(delegation model)，也就是说除了Bootstrap ClassLoader之外，每个ClassLoader都有一个Parent ClassLoader。ClassLoader是按需进行加载class文件。当ClassLoader试图加载一个类时，首先检查本地缓冲，查看类是否已被加载，如果类没有被加载，尝试委托给父ClassLoader进行加载，如果父ClassLoader加载失败，才会由该ClassLoader进行加载，从而避免了重复加载的问题。一下为类装载器层次图： Bootstrap ClassLoader：负责加载java_home/lib目录下的核心类或- Xbootclasspath指定目录下的类。 Extension ClassLoader：负责加载java_home/lib/ext目录下的扩展类或 -Djava.ext.dirs 指定目录下的类。 System ClassLoader：负责加载-classpath/-Djava.class.path所指的目录下的类。 如果类App1在本地缓冲中没有class文件(没有被加载)，那么它会自底向上依次查找是否已经加载了类，如果已经加载，则直接返回该类实例的引用。如果BootstrapClassLoader也未成功加载该类，那么会抛出异常，然后自顶向下依次尝试加载，如果到App1 ClassLoader还没有加载成功，那么会抛出ClassNotFoundException异常给调用者。

Java代码

1. public static void main(String[] args) {
2. ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
3. while(cl != null){
4. System.out.println(cl);
5. System.out.println(“parent class loader: “ + cl.getParent());
6. cl = cl.getParent();
7. }
8. }

Java代码

1. sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f
2. parent class loader: sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@addbf1
3. sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@addbf1
4. parent class loader: null

我们看到，当前系统类装载器为AppClassLoader,AppClassLoader的父类装载器是ExtClassLoader，ExtClassLoader的父装载器为null，表示为BootstrapClassLoader。BootstrapClassLoader由JVM采用本地代码实现，因此没有对应的Java类，所以ExtClassLoader的getParent()返回null。 ClassLoader的职责之一是保护系统名字空间。以下为ClassLoader类部分代码：

Java代码

1. private ProtectionDomain preDefineClass(String name,
2. ProtectionDomain protectionDomain)
3. {
4. if (!checkName(name))
5. throw new NoClassDefFoundError(“IllegalName: “ + name);
7. if ((name != null) && name.startsWith(“java.”)) {
8. throw new SecurityException(“Prohibited package name: “ +
9. name.substring(0, name.lastIndexOf(‘.’)));
10. }
11. if (protectionDomain == null) {
12. protectionDomain = getDefaultDomain();
13. }
15. if (name != null)
16. checkCerts(name, protectionDomain.getCodeSource());
18. return protectionDomain;
19. }

那么，当我们定义如下类Foo，虽然能够通过编译，但是会报java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang异常，因为我们试图将Foo类写入到java.lang包下。

Java代码

1. package java.lang;
3. public class Foo {
5. public static void main(String args[]) throws Exception {
6. Foo f = new Foo();
7. System.out.println(f.toString());
8. }
9. }

3. 定制ClassLoader Java自带的ClassLoader类的定义为：

Java代码

1. public abstract class ClassLoader{
2. }

启动类加载器是JVM通过调用ClassLoader.loadClass()方法。

Java代码

1. public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
2. return loadClass(name, false);
3. }
5. protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
6. throws ClassNotFoundException
7. {
8. // First, check if the class has already been loaded
9. Class c = findLoadedClass(name);
10. if (c == null) {
11. try {
12. if (parent != null) {
13. c = parent.loadClass(name, false);
14. } else {
15. c = findBootstrapClass0(name);
16. }
17. } catch (ClassNotFoundException e) {
18. // If still not found, then invoke findClass in order
19. // to find the class.
20. c = findClass(name);
21. }
22. }
23. if (resolve) {
24. resolveClass(c);
25. }
26. return c;
27. }
29. protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
30. throw new ClassNotFoundException(name);
31. }

loadClass(String name, boolean resolve)方法中的resolve如果为true,表示分析这个Class对象，包括检查Class Loader是否已经初始化等。loadClass(String name) 在加载类之后不会对该类进行初始化，直到第一次使用该类时，才会对该类进行初始化。 那么，我们在定制ClassLoader的时候，通常只需要覆写findClass(String name)方法。在findClass(String name)方法内，我们可以通过文件、网络(URL)等形式获取字节码。以下为获取字节码的方法:

Java代码

1. public InputStream getResourceAsStream(String name);
2. public URL getResource(String name);
3. public InputStream getResourceAsStream(String name);
4. public Enumeration<URL> getResources(String name) throws IOException;

在取得字节码后，需要调用defineClass()方法将字节数组转换成Class对象，该方法签名如下：

Java代码

1. protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len,
2. ProtectionDomain protectionDomain)
3. throws ClassFormatError

对于相同的类，JVM最多会载入一次。如果同一个class文件被不同的ClassLoader载入（定义），那么载入后的两个类是完全不同的。

Java代码

1. public class Foo{
2. //
3. private static final AtomicInteger COUNTER = new AtomicInteger(0);
5. public Foo() {
6. System.out.println(“counter: “ + COUNTER.incrementAndGet());
7. }
9. public static void main(String args[]) throws Exception {
10. URL urls[] = new URL[]{ new URL(“file:/c:/”)};
11. URLClassLoader ucl1 = new URLClassLoader(urls);
12. URLClassLoader ucl2 = new URLClassLoader(urls);
13. Class<?> c1 = ucl1.loadClass(“Foo”);
14. Class<?> c2 = ucl2.loadClass(“Foo”);
15. System.out.println(c1 == c2);
16. c1.newInstance();
17. c2.newInstance();
18. }
19. }

以上程序需要保证Foo.class文件不在classpath路径下。从而使AppClassLoader无法加载Foo.class。 输出结果：

Java代码

1. false
2. counter: 1
3. counter: 1

4. Web应用的ClassLoader 绝大多数的EJB容器，Servlet容器等都会提供定制的ClassLoader，来实现特定的功能。但是通常情况下，所有的servlet和filter使用一个ClassLoader。每个jsp都使用一个独立的ClassLoader。 5. 隐式(implicit)和显示(explicit)的加载 隐式加载：我们使用new关键字实例化一个类，就是隐身的加载了类。 显示加载分为两种： java.lang.Class的forName()方法； java.lang.ClassLoader的loadClass()方法。 Class.forName()方法有两个重载的版本：

Java代码

1. public static Class<?> forName(String className)
2. throws ClassNotFoundException {
3. return forName0(className, true, ClassLoader.getCallerClassLoader());
4. }
6. public static Class<?> forName(String name, boolean initialize,
7. ClassLoader loader)
8. throws ClassNotFoundException

可以看出，forName(String className)默认以true和ClassLoader.getCallerClassLoader()调用了三参数的重载方法。ClassLoader.getCallerClassLoader()表示以caller class loader加载类，并会初始化类(即静态变量会被初始化，静态初始化块中的代码也会被执行)。如果以false和ClassLoader.getCallerClassLoader()调用三参数的重载方法，表示加载后的类不会被初始化。 ClassLoader.loadClass()方法在类加载后，也同样不会初始化类。 6. 两个异常(exception) NoClassDefFoundError: 当java源文件已编译成.class文件,但是ClassLoader在运行期间搜寻路径load某个类时,没有找到.class文件则抛出这个异常。 ClassNotFoundException: 试图通过一个String变量来创建一个Class类时不成功则抛出这个异常

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