学习一下Java中的类加载器,这个是比较底层的东西,好好学习、理解一下。
一、类加载器的介绍
1、类加载器:就是加载类的工具,在java程序中用到一个类,java虚拟机首先要把这个类的字节码加载到内存中来,但是通常这个类的原始信息是放在硬盘上的classpath指定的路径下,将.class文件的内容加载到硬盘上来,再对它进行一些处理,处理完的结果就是字节码,这些工作就是类加载器在做
扩展一下一个java程序的生命周期:(这个总是记不住,无语了。。。)
以Java为例:
电脑是不能直接执行Java程序的,一个.java程序要想被执行,首先需要编译器将高级的.java程序文件编译成.class字节码片段,字节码经过JVM(解释器)的处理后生成电脑可以直接执
行的机器码,至此java程序才能得以正确运行。
2、Java虚拟机中可以安装多个类加载器,系统中默认的有三个类加载器:Bootstrap、ExtClassLoader、AppClassLoader,每个类加载器加载特定位置的类
3、类加载器也是java类,因为其他是java类的类加载器本身也要被类加载器加载,显然必须有一个类加载器不是java类,这个加载器就是Bootstrap类加载器。
注意:Bootstrap类加载不是java类,它是嵌套在java虚拟机内核中的,java虚拟机内核一启动,它就已经在那里了,它是用C++语言写的一段二进制代码,它可以去加载别的类以及其他的类加载器。
1 // sun.misc.Launcher$AppClassLoader 2 String classLoaderName1 = ClassLoaderTest.class.getClassLoader().getClass().getName(); 3 System.out.println(classLoaderName1); 4 5 // 为 null 说明System类是由Bootstrap类加载器加载的 6 System.out.println(System.class.getClassLoader()); 7 8 // 循环理解 类加载器中的父子关系 9 ClassLoader loader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader(); 10 while(loader != null){ 11 System.out.println(loader.getClass().getName()); 12 loader = loader.getParent(); 13 } 14 System.out.println(loader);
4、java虚拟机中的所有类加载器采用具有父子关系的属性结构进行组织,在实例化每个类加载器对象时候,需要为其指定一个父级类加载器对象,或者默认采用系统类加载器为其父级类加载器
5、类加载器的委托机制
当java虚拟机要加载一个类时,到底派出哪个类加载器去加载呢?
1)首先,当前线程的类加载器去加载线程中的第一个类
2)如果类A中引用了类B,java虚拟机将使用类A的类加载器来加载类B
3)还可以直接调用ClassLoader.loadClass()方法来指定某个类加载器来加载某个类
每个类加载器加载类时,又先委托给其上级类加载器
1)当所有祖宗类加载器没有加载到类时,回到发起者类加载器,还加载不了,则抛出ClassNotFoundException,不是去找发起者类加载器的儿子,因为没有getChild()方法,就算是有,那有多个儿子,应该交给哪一个呢?
二、编写自己的类加载器
1、自定义类加载器的原理
从jdk文档中找到的一个案例:(主要就是重写findClass()方法,加载二进制class文件,转换成字节码)
1 //网络类加载器子类必须定义方法 findClass 和 loadClassData,以实现从网络加载类。下载组成该类的字节后,它应该使用方法 defineClass 来创建类实例。示例实现如下: 2 3 class NetworkClassLoader extends ClassLoader { 4 String host; 5 int port; 6 7 public Class findClass(String name) { 8 byte[] b = loadClassData(name); 9 return defineClass(name, b, 0, b.length); 10 } 11 12 private byte[] loadClassData(String name) { 13 // load the class data from the connection 14 . . . 15 } 16 }
2、自己定义classLoader
这个写起来真的费劲啊,听着张老师的视频讲解都感觉很费劲,这个要是自己能写出来,那真的要对class的加载机制很熟悉,看着张老师解决问题的能力,感觉自己真的还有很多东西需要学习,自己的解决问题的能力几乎是0,但是这背后肯定离不开强大的知识体系的支撑,自己的基础知识不够扎实,如何去谈解决问题,可能你都发现不了问题。
代码拿出来,不过还有很多难点,希望以后自己能够完全理解(这个重写ClassLoader应该不难,但是如何让你写的ClassLoader来使用起来,我觉得这个是比较难的,你要知道在java中的类加载机制,树状的类加载关系,只有当父类加载不到类的时候,才会轮到你自己重写的ClassLoader来加载所需要加载的类,问题是如何让父类加载不到,而让你自己的ClassLoader加载到呢?这个是问题的所在,也是解决问题的切入点)
1 public class MyClassLoader extends ClassLoader{ 2 3 private String classDir; 4 5 public static void main(String[] args) throws Exception{ 6 String srcPath = args[0]; 7 String destDir = args[1]; 8 9 String destFileName = srcPath.substring(srcPath.lastIndexOf("\")+1); 10 String destPath = destDir + "\" + destFileName; 11 12 FileInputStream fis = new FileInputStream(srcPath); 13 FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destPath); 14 cypher(fis, fos); 15 fis.close(); 16 fos.close(); 17 18 } 19 20 private static void cypher(InputStream ips, OutputStream ops) throws Exception{ 21 int b = -1; 22 23 // 读字节流读到最后为 -1 24 while((b = ips.read()) != -1 ){ 25 // 进行异或运算 就是把二进制中的0编程1 1变成0 进行简单的加密 26 ops.write(b ^ 0xff); 27 } 28 } 29 30 @Override 31 protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { 32 // 截取包名中最后的类的名称 33 String classFileName = classDir + "\" + name.substring(name.lastIndexOf(".")+1) + ".class"; 34 System.out.println("MyClassLoader中加载的类的名称:" + classFileName); 35 try { 36 FileInputStream fis = new FileInputStream(classFileName); 37 ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); 38 cypher(fis, bos); 39 fis.close(); 40 41 byte[] bytes = bos.toByteArray(); 42 return defineClass(bytes, 0, bytes.length); 43 } catch (Exception e) { 44 e.printStackTrace(); 45 } 46 47 48 return super.findClass(name); 49 } 50 51 public MyClassLoader(){ 52 53 } 54 55 public MyClassLoader(String classDir){ 56 this.classDir = classDir; 57 } 58 }
写一下测试代码:
1 //父类加载的是全路径加包名的类 2 Class clazz = new MyClassLoader("itcastlib").loadClass("com.ssc.classLoader.ClassLoaderAttachment"); 3 // 子类继承父类的加载的是相对路径的类 只有当父类没有找到类的时候 子类才进行加载 4 //Class clazz = new MyClassLoader("itcastlib").loadClass("ClassLoaderAttachment"); 5 Date d1 = (Date) clazz.newInstance(); 6 System.out.println(d1);
这里的让重写的ClassLoader加载指定的类的解决办法是:我把编译好的指定的类的class文件放在 itcastlib文件夹中,这个其实是上面加密后的class文件,也就是MyClassLoader类中main函数执行之后生成在 itcastlib 文件夹中的,但是父类会去E:20181124workspaceTestincomsscclassLoaderClassLoaderAttachment.class 路径下找那个类的class文件,而当我用重写的ClassLoader加载时,会从itcastlib 文件夹下去加载该类的class文件,并且我自己的ClassLoader会执行解密方法,对class文件的字节码进行解密。否则父类加载加密的class文件的时候,会报错的,因为父类中的findClass()方法并没有我的解密方法。
下图中的样子:
父类加载报错:
总结:
这样写出来,感觉自己稍微理清楚一点了。嘻嘻嘻
其实,在好多的框架中都会自己设计所需要的类加载器,但是我之前好像并不知道,看了一下Tomcat中的servlet的加载问题,看到了Tomcat中使用了WebappClassLoader、StandardClassLoader来加载servlet以及Tomcat内部实现的HttpServlet,这个以后可以往深里仔细去看一下