Java類載入器 ClassLoader的解析
//參考 : http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/
類載入器基本概念
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中的一個。它使得 Java 類能夠被動態載入到 Java 虛擬機中並運行。
類載入器從 JDK 1.0 就出現了。最初是為了滿足 Java Applet 的須要而開發出來的。Java Applet 須要從遠程下載 Java 類文件到瀏覽器中並運行。如今類載入器在 Web 容器和 OSGi 中得到了廣泛的使用。一般來說,Java 應用的開發者不須要直接同類載入器進行交互。Java 虛擬機默認的行為就已經足夠滿足大多數情況的需求了。只是假設遇到了須要與類載入器進行交互的情況,而對類載入器的機制又不是非常了解的話,就非常easy花大量的時間去調試ClassNotFoundException
NoClassDefFoundError
等異常。
類載入器(class loader)用來載入 Java 類到 Java 虛擬機中。
一般來說,Java 虛擬機使用 Java 類的方式例如以下:Java 源程序(.java 文件)在經過 Java 編譯器編譯之後就被轉換成 Java 字節代碼(.class 文件)。類載入器負責讀取 Java 字節代碼,並轉換成java.lang.Class
類的一個實例。每一個這種實例用來表示一個 Java 類。通過此實例的newInstance()
方法就能夠創建出該類的一個對象。實際的情況可能更加復雜,比方
Java 字節代碼可能是通過工具動態生成的。也可能是通過網絡下載的。
類載入器是負責載入類的對象。ClassLoader類是一個抽象類。假設給定類的二進制名稱,那麽類載入器會試圖查找或生成構成類定義的數據。一般策略是將名稱轉換為某個文件名稱,然後從文件系統讀取該名稱的“類文件”。
每一個 Class對象都包括一個對定義它的ClassLoader 的引用。應用程序須要實現 ClassLoader 的子類。以擴展 Java 虛擬機動態載入類的方式。
數組類的Class對象不是由類載入器創建的,而是由Java執行時依據須要自己主動創建。數組類的類載入器由Class.getClassLoader()返回,該載入器與其元素類型的類載入器是同樣的;假設該元素類型是基本類型。則該數組類沒有類載入器。
ClassLoader 類使用托付模型來搜索類和資源。
每一個ClassLoader 實例都有一個相關的父類載入器。須要查找類或資源時。ClassLoader 實例會在試圖親自查找類或資源之前,將搜索類或資源的任務托付給其父類載入器。
虛擬機的內置類載入器(稱為 "bootstrap classloader")本身沒有父類載入器。可是能夠將它用作 ClassLoader 實例的父類載入器。
Java應用環境中不同的class分別由不同的ClassLoader負責載入。
一個jvm中默認的classloader有BootstrapClassLoader、Extension ClassLoader、App ClassLoader、CustomClassLoader,分別各司其職:
BootstrapClassLoader
負責載入java基礎類,主要是 %JRE_HOME/lib/ 文件夾下的rt.jar、resources.jar、charsets.jar和class等
ExtensionClassLoader
負責載入java擴展類,主要是%JRE_HOME/lib/ext 文件夾下的jar和class
AppClassLoader
負責載入當前java應用的classpath中的全部類。
Custom ClassLoader(自己定義ClassLoader)
因為一些特殊的需求,我們可能須要定制ClassLoader的載入行為。這時候就須要自己定義ClassLoader了.自己定義ClassLoader須要繼承ClassLoader抽象類,重寫findClass方法,這種方法定義了ClassLoader查找class的方式。
主要能夠擴展的方法有:
findClass 定義查找Class的方式
defineClass 將類文件字節碼載入為jvm中的class
findResource 定義查找資源的方式
當中Bootstrap ClassLoader是JVM級別的。由C++撰寫;ExtensionClassLoader、App ClassLoader都是java類。都繼承自URLClassLoader超類。
Bootstrap ClassLoader由JVM啟動,然後初始化sun.misc.Launcher 。sun.misc.Launcher初始化ExtensionClassLoader、App ClassLoader。
測試代碼:
public class ClassLoaderTest { public static void main(String[] args) { System.out.println("==========Bootstrap ClassLoader是Java類載入層次中最頂層的類載入器,負責載入JDK中的核心類庫=========="); java.net.URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs(); for (int i = 0; i < urls.length; i++) { System.out.println(urls[i].toExternalForm()); } System.out.println("==========尋找程序所須要的類=========="); System.out.println("Bootstrap ClassLoader所需的包能夠從sun.boot.class.path取得==" + System.getProperty("sun.boot.class.path")); System.out.println("Extension ClassLoader所需的包能夠從java.ext.dirs取得==" + System.getProperty("java.ext.dirs")); System.out.println("App ClassLoader所需的包能夠從java.class.path取得==" + System.getProperty("java.class.path")); System.out.println("==========查看父子關系=========="); ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); System.out.println("App ClassLoader::getContextClassLoader==" + cl.toString()); System.out.println("Extension ClassLoader::getContextClassLoader.parent==" + cl.getParent().toString()); System.out.println("Bootstrap ClassLoader::getContextClassLoader.parent.parent==" + cl.getParent().getParent()); } }
輸出結果
==========Bootstrap ClassLoader是Java類載入層次中最頂層的類載入器。負責載入JDK中的核心類庫========== file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/resources.jar file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/rt.jar file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/sunrsasign.jar file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/jsse.jar file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/jce.jar file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/charsets.jar file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/lib/jfr.jar file:/D:/Java/jdk1.7.0_60/jre/classes ==========尋找程序所須要的類========== Bootstrap ClassLoader所需的包能夠從sun.boot.class.path取得==D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\resources.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\rt.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\sunrsasign.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\jsse.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\jce.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\charsets.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\jfr.jar;D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\classes Extension ClassLoader所需的包能夠從java.ext.dirs取得==D:\Java\jdk1.7.0_60\jre\lib\ext;C:\windows\Sun\Java\lib\ext App ClassLoader所需的包能夠從java.class.path取得==D:\project\huabaocrm\huabaocrm\build\classes;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\annotations-api.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\catalina-ant.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\catalina-ha.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\catalina-tribes.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\catalina.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\ecj-4.4.2.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\el-api.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\jasper-el.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\jasper.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\jsp-api.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\servlet-api.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-api.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-coyote.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-dbcp.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-i18n-es.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-i18n-fr.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-i18n-ja.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-jdbc.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat-util.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\tomcat7-websocket.jar;D:\Java\apache-tomcat-7.0.64\lib\websocket-api.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\aopalliance-1.0.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\aspectjweaver-1.8.8.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-beanutils-1.8.0.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-codec-1.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-collections-3.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-collections-3.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-digester-2.0.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-fileupload-1.3.1.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-io-1.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-lang-2.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\commons-logging-1.1.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\dom4j-1.6.1.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\druid-1.0.16.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\ezmorph-0.9.1.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\ezmorph-1.0.6.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\gson-2.2.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jackson-annotations-2.7.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jackson-core-2.7.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jackson-core-asl-1.9.13.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jackson-databind-2.7.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jackson-mapper-asl-1.9.13.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\json-lib-2.2.3-jdk15.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\json-lib-2.4-jdk15.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\jstl-1.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\log4j-1.2.16.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\mybatis-3.3.0.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\mybatis-generator-core-1.3.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\mybatis-spring-1.2.3.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\mysql-connector-java-5.1.34.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\poi-3.8-20120326.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\poi-ooxml-3.8-20120326.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\poi-ooxml-schemas-3.8-20120326.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\slf4j-api-1.6.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\slf4j-log4j12-1.6.4.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-aop-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-aspects-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-beans-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-context-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-context-support-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-core-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-expression-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-jdbc-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-oxm-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-test-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-tx-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-web-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\spring-webmvc-4.2.3.RELEASE.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\tiles-api-2.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\tiles-core-2.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\tiles-jsp-2.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\tiles-servlet-2.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\tiles-template-2.2.2.jar;D:\project\huabaocrm\huabaocrm\WebContent\WEB-INF\lib\xmlbeans-2.6.0.jar;D:\software\eclipse-jee-mars-1-win32-x86_64\eclipse\plugins\org.junit_4.12.0.v201504281640\junit.jar;D:\software\eclipse-jee-mars-1-win32-x86_64\eclipse\plugins\org.hamcrest.core_1.3.0.v201303031735.jar ==========查看父子關系========== App ClassLoader::[email protected] Extension ClassLoader::[email protected]9ed5d6 Bootstrap ClassLoader::getContextClassLoader.parent.parent==null
ClassLoader 中與載入類相關的方法(具體查看API)
方法 | 說明 |
---|---|
getParent() |
返回該類載入器的父類載入器。 |
loadClass(String name) |
載入名稱為 name 的類,返回的結果是 java.lang.Class 類的實例。 |
findClass(String name) |
查找名稱為 name 的類,返回的結果是 java.lang.Class 類的實例。 |
findLoadedClass(String name) |
查找名稱為 name 的已經被載入過的類,返回的結果是 java.lang.Class 類的實例。 |
defineClass(String name, byte[] b, int off, int len) |
把字節數組 b 中的內容轉換成 Java 類,返回的結果是 java.lang.Class 類的實例。這種方法被聲明為final 的。 |
resolveClass(Class<? |
鏈接指定的 Java 類。 |
ClassLoader載入類的原理
1、原理介紹
ClassLoader使用的是雙親托付模型來搜索類的。每一個ClassLoader實例都有一個父類載入器的引用(不是繼承的關系,是一個包括的關系)。虛擬機內置的類載入器(Bootstrap ClassLoader)本身沒有父類載入器,但能夠用作其他ClassLoader實例的的父類載入器。當一個ClassLoader實例須要載入某個類時,它會試圖親自搜索某個類之前。先把這個任務托付給它的父類載入器,這個過程是由上至下依次檢查的。首先由最頂層的類載入器Bootstrap ClassLoader試圖載入,假設沒載入到,則把任務轉交給Extension ClassLoader試圖載入,假設也沒載入到,則轉交給App ClassLoader 進行載入,假設它也沒有載入得到的話,則返回給托付的發起者,由它到指定的文件系統或網絡等URL中載入該類。假設它們都沒有載入到這個類時,則拋出ClassNotFoundException異常。否則將這個找到的類生成一個類的定義。並將它載入到內存其中,最後返回這個類在內存中的Class實例對象。
2、為什麽要使用雙親托付這樣的模型呢?
由於這樣能夠避免反復載入,當父親已經載入了該類的時候,就沒有必要子ClassLoader再載入一次。考慮到安全因素。我們試想一下,假設不使用這樣的托付模式,那我們就能夠隨時使用自己定義的String來動態替代java核心api中定義的類型。這樣會存在很大的安全隱患,而雙親托付的方式,就能夠避免這樣的情況。由於String已經在啟動時就被引導類載入器(Bootstrcp ClassLoader)載入,所以用戶自己定義的ClassLoader永遠也無法載入一個自己寫的String。除非你改變JDK中ClassLoader搜索類的默認算法。
3、 可是JVM在搜索類的時候,又是怎樣判定兩個class是同樣的呢?
JVM在判定兩個class是否同樣時。不僅要推斷兩個類名是否同樣。並且要推斷是否由同一個類載入器實例載入的。僅僅有兩者同一時候滿足的情況下,JVM才覺得這兩個class是同樣的。
就算兩個class是同一份class字節碼,假設被兩個不同的ClassLoader實例所載入。JVM也會覺得它們是兩個不同class。比方網絡上的一個Java類org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple,javac編譯之後生成字節碼文件NetClassLoaderSimple.class。ClassLoaderA和ClassLoaderB這兩個類載入器並讀取了NetClassLoaderSimple.class文件,並分別定義出了java.lang.Class實例來表示這個類,對於JVM來說,它們是兩個不同的實例對象,但它們確實是同一份字節碼文件,假設試圖將這個Class實例生成詳細的對象進行轉換時,就會拋執行時異常java.lang.ClassCaseException。提示這是兩個不同的類型。如今通過實例來驗證上述所描寫敘述的是否正確:
1)、在webserver上建一個org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple.java類
package org.classloader.simple; public class NetClassLoaderSimple { private NetClassLoaderSimple instance; public void setNetClassLoaderSimple(Object obj) { this.instance = (NetClassLoaderSimple)obj; } }
org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple類的setNetClassLoaderSimple方法接收一個Object類型參數,並將它強制轉換成org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple類型。
2)、測試兩個class是否同樣(NetWorkClassLoader.java)
package classloader; public class NewworkClassLoaderTest { public static void main(String[] args) { try { //測試載入網絡中的class文件 String rootUrl = "http://localhost:8080/httpweb/classes"; String className = "org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple"; NetworkClassLoader ncl1 = new NetworkClassLoader(rootUrl); NetworkClassLoader ncl2 = new NetworkClassLoader(rootUrl); Class<?> clazz1 = ncl1.loadClass(className); Class<?> clazz2 = ncl2.loadClass(className); Object obj1 = clazz1.newInstance(); Object obj2 = clazz2.newInstance(); clazz1.getMethod("setNetClassLoaderSimple", Object.class).invoke(obj1, obj2); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
首先獲得網絡上一個class文件的二進制名稱,然後通過自己定義的類載入器NetworkClassLoader創建兩個實例,並依據網絡地址分別載入這份class,並得到這兩個ClassLoader實例載入後生成的Class實例clazz1和clazz2,最後將這兩個Class實例分別生成詳細的實例對象obj1和obj2,再通過反射調用clazz1中的setNetClassLoaderSimple方法。
3)、查看測試結果
結論:從結果中能夠看出。盡管是同一份class字節碼文件,可是因為被兩個不同的ClassLoader實例所載入,所以JVM覺得它們就是兩個不同的類。
4、ClassLoader的體系架構:
驗證ClassLoader載入類的原理:
測試1:打印ClassLoader類的層次結構,請看以下這段代碼:
ClassLoader loader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader(); //獲得載入ClassLoaderTest.class這個類的類載入器 while(loader != null) { System.out.println(loader); loader = loader.getParent(); //獲得父類載入器的引用 } System.out.println(loader);
打印結果:
第一行結果說明:ClassLoaderTest的類載入器是AppClassLoader。
第二行結果說明:AppClassLoader的類加器是ExtClassLoader,即parent=ExtClassLoader。
第三行結果說明:ExtClassLoader的類加器是Bootstrap ClassLoader,由於Bootstrap ClassLoader不是一個普通的Java類,所以ExtClassLoader的parent=null,所以第三行的打印結果為null就是這個原因。
測試2:將ClassLoaderTest.class打包成ClassLoaderTest.jar,放到Extension ClassLoader的載入文件夾下(JAVA_HOME/jre/lib/ext),然後又一次執行這個程序,得到的結果會是什麽樣呢?
打印結果:
打印結果分析:
為什麽第一行的結果是ExtClassLoader呢?
由於ClassLoader的托付模型機制。當我們要用ClassLoaderTest.class這個類的時候,AppClassLoader在試圖載入之前,先托付給Bootstrcp ClassLoader,Bootstracp ClassLoader發現自己沒找到,它就告訴ExtClassLoader。兄弟,我這裏沒有這個類,你去載入看看,然後Extension ClassLoader拿著這個類去它指定的類路徑(JAVA_HOME/jre/lib/ext)試圖載入,唉,它發如今ClassLoaderTest.jar這樣一個文件裏包括ClassLoaderTest.class這種一個文件。然後它把找到的這個類載入到內存其中,並生成這個類的Class實例對象,最後把這個實例返回。所以ClassLoaderTest.class的類載入器是ExtClassLoader。
第二行的結果為null,是由於ExtClassLoader的父類載入器是Bootstrap ClassLoader。
測試3:用Bootstrcp ClassLoader來載入ClassLoaderTest.class,有兩種方式:
1、在jvm中加入-Xbootclasspath參數,指定Bootstrcp ClassLoader載入類的路徑。並追加我們自已的jar(ClassTestLoader.jar)
2、將class文件放到JAVA_HOME/jre/classes/文件夾下(上面有提到)
方式1:(我用的是Eclipse開發工具,用命令行是在java命令後面加入-Xbootclasspath參數)
打開Run配置對話框:
配置好如圖中所述的參數後,又一次執行程序,產的結果例如以下所看到的:(類載入的過程。僅僅摘下了一部份)
打印結果:
[Loaded java.io.FileReader from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded sun.nio.cs.StreamDecoder from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.util.ArrayList from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.lang.reflect.Array from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.util.Locale from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.util.concurrent.ConcurrentMap from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.util.concurrent.ConcurrentHashMap from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.util.concurrent.locks.Lock from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.util.concurrent.locks.ReentrantLock from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Segment from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.util.concurrent.locks.AbstractOwnableSynchronizer from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$Sync from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$NonfairSync from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$Node from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.lang.CharacterDataLatin1 from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.io.ObjectStreamClass from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded sun.net.www.ParseUtil from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.util.BitSet from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.net.Parts from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.net.URLStreamHandler from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded sun.net.www.protocol.file.Handler from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.util.HashSet from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded sun.net.www.protocol.jar.Handler from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded sun.misc.Launcher$AppClassLoader from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded sun.misc.Launcher$AppClassLoader$1 from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.lang.SystemClassLoaderAction from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Path C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\classes] [Loaded classloader.ClassLoaderTest from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\classes] null //這是打印的結果 C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\resources.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\sunrsasign.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\jsse.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\jce.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\charsets.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\classes;c:\ClassLoaderTest.jar //這一段是System.out.println(System.getProperty("sun.boot.class.path"));打印出來的。這個路徑就是Bootstrcp ClassLoader默認搜索類的路徑 [Loaded java.lang.Shutdown from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.lang.Shutdown$Lock from C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_22\jre\lib\rt.jar]
方式2:將ClassLoaderTest.jar解壓後。放到JAVA_HOME/jre/classes文件夾下。例如以下圖所看到的:
提示:jre文件夾下默認沒有classes文件夾。須要自己手動創建一個
打印結果:
從結果中能夠看出,兩種方式都實現了將ClassLoaderTest.class由Bootstrcp ClassLoader載入成功了。
定義自已的ClassLoader
既然JVM已經提供了默認的類載入器,為什麽還要定義自已的類載入器呢?
由於Java中提供的默認ClassLoader,僅僅載入指定文件夾下的jar和class,假設我們想載入其他位置的類或jar時,比方:我要載入網絡上的一個class文件,通過動態載入到內存之後,要調用這個類中的方法實現我的業務邏輯。
在這種情況下。默認的ClassLoader就不能滿足我們的需求了,所以須要定義自己的ClassLoader。
定義自已的類載入器分為兩步:
1、繼承java.lang.ClassLoader
2、重寫父類的findClass方法
讀者可能在這裏有疑問,父類有那麽多方法。為什麽偏偏僅僅重寫findClass方法?
由於JDK已經在loadClass方法中幫我們實現了ClassLoader搜索類的算法,當在loadClass方法中搜索不到類時,loadClass方法就會調用findClass方法來搜索類,所以我們僅僅需重寫該方法就可以。如沒有特殊的要求。一般不建議重寫loadClass搜索類的算法。下圖是API中ClassLoader的loadClass方法:
演示樣例:自己定義一個NetworkClassLoader,用於載入網絡上的class文件
package classloader; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.InputStream; import java.net.URL; /** * 載入網絡class的ClassLoader */ public class NetworkClassLoader extends ClassLoader { private String rootUrl; public NetworkClassLoader(String rootUrl) { this.rootUrl = rootUrl; } @Override protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { Class clazz = null;//this.findLoadedClass(name); // 父類已載入 //if (clazz == null) { //檢查該類是否已被載入過 byte[] classData = getClassData(name); //依據類的二進制名稱,獲得該class文件的字節碼數組 if (classData == null) { throw new ClassNotFoundException(); } clazz = defineClass(name, classData, 0, classData.length); //將class的字節碼數組轉換成Class類的實例 //} return clazz; } private byte[] getClassData(String name) { InputStream is = null; try { String path = classNameToPath(name); URL url = new URL(path); byte[] buff = new byte[1024*4]; int len = -1; is = url.openStream(); ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); while((len = is.read(buff)) != -1) { baos.write(buff,0,len); } return baos.toByteArray(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { if (is != null) { try { is.close(); } catch(IOException e) { e.printStackTrace(); } } } return null; } private String classNameToPath(String name) { return rootUrl + "/" + name.replace(".", "/") + ".class"; } }
測試類:
package classloader; public class ClassLoaderTest { public static void main(String[] args) { try { /*ClassLoader loader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader(); //獲得ClassLoaderTest這個類的類載入器 while(loader != null) { System.out.println(loader); loader = loader.getParent(); //獲得父載入器的引用 } System.out.println(loader);*/ String rootUrl = "http://localhost:8080/httpweb/classes"; NetworkClassLoader networkClassLoader = new NetworkClassLoader(rootUrl); String classname = "org.classloader.simple.NetClassLoaderTest"; Class clazz = networkClassLoader.loadClass(classname); System.out.println(clazz.getClassLoader()); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
打印結果:
下圖是我機器上webserver的文件夾結構:
眼下經常使用webserver中都定義了自己的類載入器,用於載入web應用指定文件夾下的類庫(jar或class)。如:Weblogic、Jboss、tomcat等,以下我以Tomcat為例,展示該web容器都定義了哪些個類載入器:
1、新建一個webprojecthttpweb
2、新建一個ClassLoaderServletTest,用於打印web容器中的ClassLoader層次結構
import java.io.IOException; import java.io.PrintWriter; import javax.servlet.ServletException; import javax.servlet.http.HttpServlet; import javax.servlet.http.HttpServletRequest; import javax.servlet.http.HttpServletResponse; public class ClassLoaderServletTest extends HttpServlet { public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException { response.setContentType("text/html"); PrintWriter out = response.getWriter(); ClassLoader loader = this.getClass().getClassLoader(); while(loader != null) { out.write(loader.getClass().getName()+"<br/>"); loader = loader.getParent(); } out.write(String.valueOf(loader)); out.flush(); out.close(); } public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException { this.doGet(request, response); } }
3、配置Servlet。並啟動服務
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <web-app version="2.4" xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee http://java.sun.com/xml/ns/j2ee/web-app_2_4.xsd"> <servlet> <servlet-name>ClassLoaderServletTest</servlet-name> <servlet-class>ClassLoaderServletTest</servlet-class> </servlet> <servlet-mapping> <servlet-name>ClassLoaderServletTest</servlet-name> <url-pattern>/servlet/ClassLoaderServletTest</url-pattern> </servlet-mapping> <welcome-file-list> <welcome-file>index.jsp</welcome-file> </welcome-file-list> </web-app>
4、訪問Servlet,獲得顯示結果
類載入器與 Web 容器
對於執行在 Java EE容器中的 Web 應用來說,類載入器的實現方式與一般的 Java 應用有所不同。
不同的 Web 容器的實現方式也會有所不同。以 Apache Tomcat 來說,每一個 Web 應用都有一個相應的類載入器實例。該類載入器也使用代理模式,所不同的是它是首先嘗試去載入某個類,假設找不到再代理給父類載入器。這與一般類載入器的順序是相反的。
這是 Java Servlet 規範中的推薦做法。其目的是使得 Web 應用自己的類的優先級高於 Web 容器提供的類。
這樣的代理模式的一個例外是:Java 核心庫的類是不在查找範圍之內的。這也是為了保證 Java 核心庫的類型安全。
絕大多數情況下,Web 應用的開發者不須要考慮與類載入器相關的細節。以下給出幾條簡單的原則:
每一個 Web 應用自己的 Java 類文件和使用的庫的 jar 包。分別放在 WEB-INF/classes和 WEB-INF/lib文件夾以下。
多個應用共享的 Java 類文件和 jar 包,分別放在 Web 容器指定的由全部 Web 應用共享的文件夾以下。
當出現找不到類的錯誤時。檢查當前類的類載入器和當前線程的上下文類載入器是否正確。
Java類載入器 ClassLoader的解析