Java的ClassLoader有什么用

這篇文章主要介紹“Java的ClassLoader有什么用”，在日常操作中，相信很多人在Java的ClassLoader有什么用問(wèn)題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡(jiǎn)單好用的操作方法，希望對(duì)大家解答”Java的ClassLoader有什么用”的疑惑有所幫助！接下來(lái)，請(qǐng)跟著小編一起來(lái)學(xué)習(xí)吧！

1. ClassLoader

類加載器(class loader)用來(lái)加載 Java 類到 Java 虛擬機(jī)中。Java 源程序(.java 文件)在經(jīng)過(guò) Java 編譯器編譯之后就被轉(zhuǎn)換成 Java 字節(jié)代碼(.class 文件)。類加載器負(fù)責(zé)讀取 Java 字節(jié)代碼，并轉(zhuǎn)換成 java.lang.Class 類的一個(gè)實(shí)例。

2. ClassLoader Hierarchy

JVM在加載類時(shí)，使用的是雙親委托模式(delegation model)，也就是說(shuō)除了Bootstrap ClassLoader之外，每個(gè)ClassLoader都有一個(gè)Parent ClassLoader。ClassLoader是按需進(jìn)行加載class文件。當(dāng)ClassLoader試圖加載一個(gè)類時(shí)，首先檢查本地緩沖，查看類是否已被加載，如果類沒(méi)有被加載，嘗試委托給父ClassLoader進(jìn)行加載，如果父ClassLoader加載失敗，才會(huì)由該ClassLoader進(jìn)行加載，從而避免了重復(fù)加載的問(wèn)題。一下為類裝載器層次圖：

Bootstrap ClassLoader：負(fù)責(zé)加載java_home/lib目錄下的核心類或- Xbootclasspath指定目錄下的類。

Extension ClassLoader：負(fù)責(zé)加載java_home/lib/ext目錄下的擴(kuò)展類或 -Djava.ext.dirs 指定目錄下的類。

System ClassLoader：負(fù)責(zé)加載-classpath/-Djava.class.path所指的目錄下的類。

如果類App1在本地緩沖中沒(méi)有class文件(沒(méi)有被加載)，那么它會(huì)自底向上依次查找是否已經(jīng)加載了類，如果已經(jīng)加載，則直接返回該類實(shí)例的引用。如果BootstrapClassLoader也未成功加載該類，那么會(huì)拋出異常，然后自頂向下依次嘗試加載，如果到App1 ClassLoader還沒(méi)有加載成功，那么會(huì)拋出ClassNotFoundException異常給調(diào)用者。

Java代碼

public static void main(String[] args) {             ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();             while(cl != null){                 System.out.println(cl);                 System.out.println("parent class loader: " + cl.getParent());                 cl = cl.getParent();             }         }

Java代碼

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

我們看到，當(dāng)前系統(tǒng)類裝載器為AppClassLoader,AppClassLoader的父類裝載器是ExtClassLoader，ExtClassLoader的父裝載器為null，表示為BootstrapClassLoader。BootstrapClassLoader由JVM采用本地代碼實(shí)現(xiàn)，因此沒(méi)有對(duì)應(yīng)的Java類，所以ExtClassLoader的getParent()返回null。

ClassLoader的職責(zé)之一是保護(hù)系統(tǒng)名字空間。以下為ClassLoader類部分代碼：

Java代碼

private ProtectionDomain preDefineClass(String name,                             ProtectionDomain protectionDomain)         {         if (!checkName(name))             throw new NoClassDefFoundError("IllegalName: " + name);             if ((name != null) && name.startsWith("java.")) {             throw new SecurityException("Prohibited package name: " +                         name.substring(0, name.lastIndexOf('.')));         }         if (protectionDomain == null) {             protectionDomain = getDefaultDomain();         }             if (name != null)             checkCerts(name, protectionDomain.getCodeSource());             return protectionDomain;         }

那么，當(dāng)我們定義如下類Foo，雖然能夠通過(guò)編譯，但是會(huì)報(bào)java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang異常，因?yàn)槲覀冊(cè)噲D將Foo類寫入到j(luò)ava.lang包下。

Java代碼

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

3. 定制ClassLoader

Java自帶的ClassLoader類的定義為：

Java代碼

public abstract class ClassLoader{      }

啟動(dòng)類加載器是JVM通過(guò)調(diào)用ClassLoader.loadClass()方法。

Java代碼

public Class loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {         return loadClass(name, false);         }         protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve)         throws ClassNotFoundException         {         // First, check if the class has already been loaded         Class c = findLoadedClass(name);         if (c == null) {             try {             if (parent != null) {                 c = parent.loadClass(name, false);             } else {                 c = findBootstrapClass0(name);             }             } catch (ClassNotFoundException e) {                 // If still not found, then invoke findClass in order                 // to find the class.                 c = findClass(name);             }         }         if (resolve) {             resolveClass(c);         }         return c;         }         protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {         throw new ClassNotFoundException(name);         }

loadClass(String name, boolean resolve)方法中的resolve如果為true,表示分析這個(gè)Class對(duì)象，包括檢查Class Loader是否已經(jīng)初始化等。loadClass(String name) 在加載類之后不會(huì)對(duì)該類進(jìn)行初始化，直到***次使用該類時(shí)，才會(huì)對(duì)該類進(jìn)行初始化。

那么，我們?cè)诙ㄖ艭lassLoader的時(shí)候，通常只需要覆寫findClass(String name)方法。在findClass(String name)方法內(nèi)，我們可以通過(guò)文件、網(wǎng)絡(luò)(URL)等形式獲取字節(jié)碼。以下為獲取字節(jié)碼的方法:

Java代碼

public InputStream getResourceAsStream(String name);     public URL getResource(String name);     public InputStream getResourceAsStream(String name);     public Enumeration getResources(String name) throws IOException;

在取得字節(jié)碼后，需要調(diào)用defineClass()方法將字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換成Class對(duì)象，該方法簽名如下：

Java代碼

protected final Class defineClass(String name, byte[] b, int off, int len,                          ProtectionDomain protectionDomain)         throws ClassFormatError

對(duì)于相同的類，JVM最多會(huì)載入一次。如果同一個(gè)class文件被不同的ClassLoader載入(定義)，那么載入后的兩個(gè)類是完全不同的。

Java代碼

public class Foo{         //         private static final AtomicInteger COUNTER = new AtomicInteger(0);             public Foo() {             System.out.println("counter: " + COUNTER.incrementAndGet());         }                  public static void main(String args[]) throws Exception {             URL urls[] = new URL[]{new URL("file:/c:/")};             URLClassLoader ucl1 = new URLClassLoader(urls);             URLClassLoader ucl2 = new URLClassLoader(urls);             Class c1 = ucl1.loadClass("Foo");             Class c2 = ucl2.loadClass("Foo");             System.out.println(c1 == c2);             c1.newInstance();             c2.newInstance();         }     }

以上程序需要保證Foo.class文件不在classpath路徑下。從而使AppClassLoader無(wú)法加載Foo.class。

輸出結(jié)果：

Java代碼

false    counter: 1    counter: 1

4. Web應(yīng)用的ClassLoader

絕大多數(shù)的EJB容器，Servlet容器等都會(huì)提供定制的ClassLoader，來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的功能。但是通常情況下，所有的servlet和filter使用一個(gè)ClassLoader。每個(gè)jsp都使用一個(gè)獨(dú)立的ClassLoader。

5. 隱式(implicit)和顯示(explicit)的加載

隱式加載：我們使用new關(guān)鍵字實(shí)例化一個(gè)類，就是隱身的加載了類。

顯示加載分為兩種：

java.lang.Class的forName()方法;

java.lang.ClassLoader的loadClass()方法。

Class.forName()方法有兩個(gè)重載的版本：

Java代碼

public static Class forName(String className)                      throws ClassNotFoundException {             return forName0(className, true, ClassLoader.getCallerClassLoader());         }         public static Class forName(String name, boolean initialize,                        ClassLoader loader)             throws ClassNotFoundException

可以看出，forName(String className)默認(rèn)以true和ClassLoader.getCallerClassLoader()調(diào)用了三參數(shù)的重載方法。ClassLoader.getCallerClassLoader()表示以caller class loader加載類，并會(huì)初始化類(即靜態(tài)變量會(huì)被初始化，靜態(tài)初始化塊中的代碼也會(huì)被執(zhí)行)。如果以false和ClassLoader.getCallerClassLoader()調(diào)用三參數(shù)的重載方法，表示加載后的類不會(huì)被初始化。

ClassLoader.loadClass()方法在類加載后，也同樣不會(huì)初始化類。

6. 兩個(gè)異常(exception)

NoClassDefFoundError: 當(dāng)java源文件已編譯成.class文件,但是ClassLoader在運(yùn)行期間搜尋路徑load某個(gè)類時(shí),沒(méi)有找到.class文件則拋出這個(gè)異常。

ClassNotFoundException: 試圖通過(guò)一個(gè)String變量來(lái)創(chuàng)建一個(gè)Class類時(shí)不成功則拋出這個(gè)異常

到此，關(guān)于“Java的ClassLoader有什么用”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)?lái)更多實(shí)用的文章！