一:ClassLoader类加载器,主要的作用是将class文件加载到jvm虚拟机中。jvm启动的时候,并不是一次性加载所有的类,而是根据需要动态去加载类,主要分为隐式加载和显示加载。
隐式加载:程序代码中不通过调用ClassLoader来加载需要的类,而是通过JVM类自动加载需要的类到内存中。例如,当我们在类中继承或者引用某个类的时候,JVM在解析当前这个类的时,发现引用的类不在内存中,那么就会自动将这些类加载到内存中。
显示加载:代码中通过Class.forName(),this.getClass.getClassLoader.LoadClass(),自定义类加载器中的findClass()方法等。
二:jvm自带的加载器
(1)BootStrap ClassLoader:主要加载%JRE_HOME%lib下的rt.jar、resources.jar、charsets.jar和class等。可以通System.getProperty("sun.boot.class.path")
查看加载的路径,如下:
package test; public class TestGC { public static void main(String []args){ System.out.println(System.getProperty("sun.boot.class.path")); } }
显示结果如下:
D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jrelibresources.jar;D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jrelibrt.jar;D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jrelibsunrsasign.jar;D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jrelibjsse.jar;D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jrelibjce.jar;D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jrelibcharsets.jar;D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jrelibjfr.jar;D:Program FilesJavajdk1.7.0_45jreclasses
(2)Extention ClassLoader:主要加载目录%JRE_HOME%libext目录下的jar包和class文件。也可以通过System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"))查看加载类文件的路径。
(3)AppClassLoader:主要加载当前应用下的classpath路径下的类。之前我们在环境变量中配置的classpath就是指定AppClassLoader的类加载路径。
三:类加载器的继承关系
先看一下这三个类加载器之间的继承关系,如下图:
ExtClassLoader,AppClassLoder继承URLClassLoader,而URLClassLoader继承ClassLoader,BoopStrap ClassLoder不在上图中,因为它是由C/C++编写的,它本身是虚拟机的一部分,并不是一个java类。jvm加载的顺序:BoopStrap ClassLoder-〉ExtClassLoader->AppClassLoder,下面看一段源码:
public class Launcher { private static Launcher launcher = new Launcher(); private static String bootClassPath = System.getProperty("sun.boot.class.path"); public static Launcher getLauncher() { return launcher; } private ClassLoader loader; public Launcher() { // Create the extension class loader ClassLoader extcl; try { extcl = ExtClassLoader.getExtClassLoader(); } catch (IOException e) { throw new InternalError( "Could not create extension class loader", e); } // Now create the class loader to use to launch the application try { loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl); } catch (IOException e) { throw new InternalError( "Could not create application class loader", e); } Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader); } /* * Returns the class loader used to launch the main application. */ public ClassLoader getClassLoader() { return loader; } /* * The class loader used for loading installed extensions. */ static class ExtClassLoader extends URLClassLoader {} /** * The class loader used for loading from java.class.path. * runs in a restricted security context. */ static class AppClassLoader extends URLClassLoader {}
从源码中我们看到:(1)Launcher初始化的时候创建了ExtClassLoader以及AppClassLoader,并将ExtClassLoader实例传入到AppClassLoader中。
(2)虽然上一段源码中没见到创建BoopStrap ClassLoader,但是程序一开始就执行了System.getProperty("sun.boot.class.path")。
四:类加载器之间的父子关系
AppClassLoader的父加载器为ExtClassLoader,ExtClassLoader的父加载器为null,BoopStrap ClassLoader为顶级加载器。
下面一个小例子就可以证明,如下:新建一个Test类,可以通过getParent()方法获取上一层父机载器,执行如下代码:
package test; public class TestGC { public static void main(String []args){ System.out.println(Test.class.getClassLoader().toString()); System.out.println(Test.class.getClassLoader().getParent().toString()); System.out.println(Test.class.getClassLoader().getParent().getParent().toString()); } }
输出结果如下:
五:类加载机制-双亲委托机制
例如:当jvm要加载Test.class的时候,
(1)首先会到自定义加载器中查找,看是否已经加载过,如果已经加载过,则返回字节码。
(2)如果自定义加载器没有加载过,则询问上一层加载器(即AppClassLoader)是否已经加载过Test.class。
(3)如果没有加载过,则询问上一层加载器(ExtClassLoader)是否已经加载过。
(4)如果没有加载过,则继续询问上一层加载(BoopStrap ClassLoader)是否已经加载过。
(5)如果BoopStrap ClassLoader依然没有加载过,则到自己指定类加载路径下("sun.boot.class.path")查看是否有Test.class字节码,有则返回,没有通
知下一层加载器ExtClassLoader到自己指定的类加载路径下(java.ext.dirs)查看。
(6)依次类推,最后到自定义类加载器指定的路径还没有找到Test.class字节码,则抛出异常ClassNotFoundException。如下图:
六:类加载过程的几个方法
(1)loadClass (2)findLoadedClass (3)findClass
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { synchronized (getClassLoadingLock(name)) { // 首先,检查是否已经加载过 Class<?> c = findLoadedClass(name); if (c == null) { long t0 = System.nanoTime(); try { if (parent != null) { //父加载器不为空,调用父加载器的loadClass c = parent.loadClass(name, false); } else { //父加载器为空则,调用Bootstrap Classloader c = findBootstrapClassOrNull(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { // ClassNotFoundException thrown if class not found // from the non-null parent class loader } if (c == null) { // If still not found, then invoke findClass in order // to find the class. long t1 = System.nanoTime(); //父加载器没有找到,则调用findclass c = findClass(name); // this is the defining class loader; record the stats sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0); sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1); sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment(); } } if (resolve) { //调用resolveClass() resolveClass(c); } return c; } }
七:自定义类加载器步骤
(1)继承ClassLoader (2)重写findClass()方法 (3)调用defineClass()方法
下面写一个自定义类加载器:指定类加载路径在D盘下的lib文件夹下。
(1)新建一个Test.class类,代码如下:
package com.test; public class Test { public void say(){
System.out.println("Hello MyClassLoader"); } }
(2)cmd控制台执行javac Test.java,将生成的Test.class文件放到D盘lib文件夹->com文件夹->test文件夹下。
(3)自定义类加载器,代码如下:
package test; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileNotFoundException; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; public class MyClassLoader extends ClassLoader{ private String classpath; public MyClassLoader(String classpath) { this.classpath = classpath; } @Override protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { try { byte [] classDate=getDate(name); if(classDate==null){} else{ //defineClass方法将字节码转化为类 return defineClass(name,classDate,0,classDate.length); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } return super.findClass(name); } //返回类的字节码 private byte[] getDate(String className) throws IOException{ InputStream in = null; ByteArrayOutputStream out = null; String path=classpath + File.separatorChar + className.replace('.',File.separatorChar)+".class"; try { in=new FileInputStream(path); out=new ByteArrayOutputStream(); byte[] buffer=new byte[2048]; int len=0; while((len=in.read(buffer))!=-1){ out.write(buffer,0,len); } return out.toByteArray(); } catch (FileNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } finally{ in.close(); out.close(); } return null; } }
测试代码如下:
package test; import java.lang.reflect.InvocationTargetException; import java.lang.reflect.Method; public class TestMyClassLoader { public static void main(String []args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException{ //自定义类加载器的加载路径 MyClassLoader myClassLoader=new MyClassLoader("D:lib"); //包名+类名 Class c=myClassLoader.loadClass("com.test.Test"); if(c!=null){ Object obj=c.newInstance(); Method method=c.getMethod("say", null); method.invoke(obj, null); System.out.println(c.getClassLoader().toString()); } } }
输出结果如下:
自定义类加载器的作用:jvm自带的三个加载器只能加载指定路径下的类字节码。如果某个情况下,我们需要加载应用程序之外的类文件呢?比如本地D盘下的,或者去加载网络上的某个类文件,这种情况就可以使用自定义加载器了。