java高新技术-类加载器

1.类加载器及委托机制的深入分析

 　　> 类加载器的作用：一个java文件中的出现的类，首先要把这个类的字节码加载到内存中，这个类的信息放在硬盘的classPath下的class文件中，

　　　 把class文件中的内容加载到内存中去，在进行一些处理，处理完的结果就是字节码，这一系列工作是类加载器在做。

　　> Java虚拟机中可以安装多个类加载器，系统默认三个主要类加载器，每个类负责加载特定位置的类：

　　    BootStrap，ExtClassLoader, AppClassLoader

　　> 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，显然必须有第一个类加载器不是java类，

　　　这正是BootStrap

　　　BootStrap 很特殊，不是一个java类，是嵌套在jvm内核里的，jvm内核一启动BootStrap就已经在那里边了，BootStrap是由C++语言写的一段二进制代码，可以去加载别的类，包括别的类加载器

　　　　System类是由BootStrap类加载器加载

 

用eclipse 的打包工具将ClassLoaderTest 输出成jre/lib/ext 目录下的itcast.jar包，再在eclipse中运行这个类，运行结果显示为ExtClassLoader。此时的环境状态时classpath目录有ClassLoaderTest.class, ext/itcast.jar 包中也有ClassLoaderTest.class。

当ExtClassLoader中能找到时，使用的是ExtClassLoader，当ExtClassLoader中找不到时，会去AppClassLoader中找，这里的原理是类加载器的委托机制。

public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ClassLoaderTest.class.getClassLoader().getClass()
                .getName());  //sun.misc.Launcher$AppClassLoader
        
        /**
         * System 的类加载器为null 不代表没有类加载器，代表是由一个特殊的类加载器加载 BootStrap类加载器
         * 因为是嵌套在jvm里的，用java获取肯定获取不到，所有为null
         */
        System.out.println(System.class.getClassLoader()); //null
    
        /**
         * 以下程序打印
         * sun.misc.Launcher$AppClassLoader
            sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
            null
         */
        ClassLoader loader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        while(loader != null){
            System.out.println(loader.getClass().getName());
            loader = loader.getParent();
        }
        System.out.println(loader);
    }

sun.misc.Launcher$ExtClassLoader

2.类加载器的委托机制

　　2.1.可以定义类加载器，自定义类加载器需要继承ClassLoader，自定义的类加载器可以指定一个特定的目录

　　2.2 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？

　　　　> 首先当前线程的类加载器去加载线程中的第一个类。getContextClassLoader() setContextClassLoader(ClassLoader cl)

　　　　> 如果类A 中引用了类B ，Java虚拟机将使用加载类A的类加载器来加载类B。

　　　　> 还可以直接调用ClassLoader.loadClass()方法来指定某个类加载器去加载某个类。

　　2.3 每个类加载器加载类时，又先委托给其上级加载器。

　　　　> 当所有祖宗类加载器没有加载到类，回到发起者类加载器，还加载不了，则抛ClassNotFoundException，

　　　　　　不是再去找发起者类加载器的儿子，因为没有getChild方法，即使有，那有多少个儿子呢，找哪一个呢？

　　　　> 对着类加载器的层次结构图和委托加载原理，解释先前将ClassLoaderTest输出成jar/lib/ext 目录下

　　　　　　的itcast.jar包中后，运行结果为ExtClassLoader的原因

　　2.4 模板方法设计模式

　　　　父类 -->loadClass/findClass

　　　　　　|----子类1（自己干）

　　　　　　|----子类2（自己干）

　　　　每个子类都有自己的方法逻辑，每个子类加载时都会去找其父节点，这个流程每个子类都会有，所以这个代码放在父类中

　　　　我们要覆盖的是findClass，如果覆盖loadClass就会破坏这个流程

　　　　得到class文件的转换成字节码 --> definedClass()

　　　　

protected Class<?>

defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)

　　Api中的一段代码：

The network class loader subclass must define the methods findClass and loadClassData to load a class from the network. Once it has downloaded the bytes that make up the class, it should use the method defineClass to create a class instance. A sample implementation is: 

     class NetworkClassLoader extends ClassLoader {
         String host;
         int port;

         public Class findClass(String name) {
             byte[] b = loadClassData(name);
             return defineClass(name, b, 0, b.length);
         }

         private byte[] loadClassData(String name) {
             // load the class data from the connection
              . . .
         }
     }

 编写对class文件进行加密的工具类

　　

public class MyclassLoader {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String srcPath = args[0];
        String destDir = args[1];
        FileInputStream fis = new FileInputStream(srcPath);
        String destFileName = srcPath.substring(srcPath.lastIndexOf('\')+1);
        String destPath = destDir + "\" + destFileName;
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destPath);
        cypher(fis, fos);
        fos.close();
        fis.close();
    }
    
    /**
     * 加密
     * @param is
     * @param ot
     * @throws IOException
     */
    private static void cypher(InputStream is,OutputStream ot) throws IOException{
        int b = -1;
        while((b = is.read()) != -1){
            ot.write(b ^ 0xff);  //异或 0变1 1变0
        }
    }
}

 在工程目录下新建一个文件夹 itcastlib

点击鼠标右键-> Run Configuration  填入运行参数

 运行后，在文件夹itcastlib中新增一个class文件

　　有包名的类不能调用无包名的类

　　使用正常的class文件能够正常打印

　　System.out.println(new ClassLoaderAttachment().toString());

　　使用加密后的class文件替换正常的没有加密的class文件，并打印toString()

　　则会抛出异常

　必须用自定义的类加载器，对加密的class可以进行解密的操作

private String classDir;
    
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        String classFileName = classDir + "\" + name + ".class";
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream(classFileName);
            ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
            cypher(fis, bos);
            fis.close();
            byte[] bytes = bos.toByteArray();
            return defineClass(bytes, 0, bytes.length);
        } catch (Exception e) {
        }
        return null;
    }
    
    public MyclassLoader(String classDir){
        this.classDir = classDir;
    }

Class clazz = new MyclassLoader("itcastlib").loadClass("ClassLoaderAttachment");
Date d1 = (Date)clazz.newInstance(); //ClassLoaderAttachment这个类不能显示出现，因为这个类还是乱的
System.out.println(d1); //hello,itcast 解密成功