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java类加载器(用户自定义类加载器实现)

java类加载器主要分为如下几种:

  • jvm提供的类加载器

    1. 根类加载器:底层实现,主要加载java核心类库(如:java.lang.*)
    2. 扩展类加载器:使用java代码实现,主要加载如:jre/lib/ext/ 下的扩展类库。(父类加载器为根类加载器)
    3. 系统类加载器(应用类加载器):使用java代码实现,加载classpath目录下的类。(父类加载器为扩展类加载器)
  • 用户自定义类加载器:去继承ClassLoader类实现自定义类加载器。

    类加载器负责将java字节码文件加载到虚拟机内存中也就是类的生命周期的装载过程。(如下为类的生命周期)
    《java类加载器(用户自定义类加载器实现)》

    类的生命周期图

下面是用户自定义类加载器的实现过程及代码:

  实现一个用户自定义类加载器需要去继承ClassLoader类并重写findClass方法,代码如下

package com.space;

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 path="/home/luciel/";    //默认加载路径

    private String name;                    //类加载器名称

    private final String  filetype=".class"; //文件类型


    public MyClassLoader(String name) {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        super();
        this.name=name;
    }

    public MyClassLoader(ClassLoader parent,String name){
        super(parent);
        this.name=name;
    }

    @Override
    public Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        // TODO Auto-generated method stub
        byte[] b=loadClassData(name);
        return defineClass(name, b, 0, b.length);
    }

    private byte[] loadClassData(String name) {
        byte[] data=null;
        InputStream in=null;
        name=name.replace('.', '/');
        ByteArrayOutputStream out=new ByteArrayOutputStream();
        try {
            in=new FileInputStream(new File(path+name+filetype));
            int len=0;
            while(-1!=(len=in.read())){
                out.write(len);
            }
            data=out.toByteArray();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }finally{
            try {
                in.close();
                out.close();
            } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return data;
    }

    public String getPath() {
        return path;
    }

    public void setPath(String path) {
        this.path = path;
    }

    @Override
    public String toString() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return this.name;
    }

}
public MyClassLoader(String name) {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        super();
        this.name=name;
 }

这个构造方法中去调用ClassLoader无参构造方法从ClassLoader源码中可以得出:调用此构造方法会让系统类加载器成为该类加载器的父加载器。(注意:此处父类加载器不一定是继承关系,只是一种包装关系)。

在重写findClass方法时参照java API中实现一个网络类加载器的例子,API例子如下:

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
      . . .
    }
}

下面是测试类以及main方法类的测试代码:

1 package com.space;
2 
3 public class Color {
4     public Color() {
5         // TODO Auto-generated constructor stub
6         System.out.println("Color is loaded by "+this.getClass().getClassLoader());
7         
8     }
9 }
 1 package com.space;
 2 
 3 public class Red extends Color{
 4     
 5     public Red() {
 6         // TODO Auto-generated constructor stub
 7         System.out.println("Red is loaded by "+this.getClass().getClassLoader());
 8         
 9     }
10 
11 }
 1 package com.space;
 2 
 3 public class TestMyClassLoader {
 4     
 5     public static void main(String[] args) throws Exception {
 6         
 7         MyClassLoader loader1=new MyClassLoader("loader1");
 8         
 9         loader1.setPath("/home/luciel/test1/");
10         
11         MyClassLoader loader2=new MyClassLoader(loader1, "loader2");
12         
13         loader2.setPath("/home/luciel/test2/");
14         
15         MyClassLoader loader3=new MyClassLoader(null, "loader3");
16         
17         loader3.setPath("/home/luciel/test3/");
18         
19         loadClassByMyClassLoader("com.space.Red",loader2);
20         
21         loadClassByMyClassLoader("com.space.Red",loader3);
22     }
23     
24     private static void loadClassByMyClassLoader(String name,ClassLoader loader) throws Exception{
25         
26         Class<?> c=loader.loadClass(name);
27         Object obj=c.newInstance();
28     }
29 
30 }

按照main方法中给三个类加载器传入的路径创建相应的环境并将com.space.Red、com.space.Color的class类拷贝到

/home/luciel/test1/和/home/luciel/test2/以及/home/luciel/test3/目录中去将com.space.TestMyClassLoader类和com.space.MyClassLoader拷贝
/home/luciel/main/ 中去并在该目录下执行
最终运行结果如下显示:

[root@localhost main]# java com.space.TestMyClassLoader
Color is loaded by loader1
Red is loaded by loader1
Color is loaded by loader3
Red is loaded by loader3

loadClassByMyClassLoader(“com.space.Red”,loader2);如测试代码中 我们调用了loader2去加载Red类但Red类却打印出由loader1加载,这是由于类加载器秉承的是父委托机制loader2在创建时包装了loader1为其父类加载器,而loader1创建时由于调用的是没有传入父类加载器的构造方法,因此它的父加载器为系统类加载器。因此几个加载器的关系如下:

《java类加载器(用户自定义类加载器实现)》

由于loader1的路径下有Red类class文件所以loader1可以加载,因此载Red类构造方法中打印的类加载器为loader1.
我门看似只去加载了Red类但运行结果却将Color父类加载了,而且Color类的加载在Red类之前,那是由于Red类主动使用 了Color类,因此在初始化Red类之前必须先初始化Color类,要初始化就必须先加载,所以先打印出了Color类的输出信息。(关于类的主动使用大家如果不清楚可以查查,一共有6种)
loadClassByMyClassLoader(“com.space.Red”,loader3);再分析第二个测试代码,由于loader3创建时传入的父类加载器为 null,看下面关于ClassLoader类源码部分代码或查看java API

/**
     * Returns the parent class loader for delegation. Some implementations may
     * use <tt>null</tt> to represent the bootstrap class loader. This method
     * will return <tt>null</tt> in such implementations if this class loader's
     * parent is the bootstrap class loader.
     *
     * <p> If a security manager is present, and the invoker's class loader is
     * not <tt>null</tt> and is not an ancestor of this class loader, then this
     * method invokes the security manager's {@link
     * SecurityManager#checkPermission(java.security.Permission)
     * <tt>checkPermission</tt>} method with a {@link
     * RuntimePermission#RuntimePermission(String)
     * <tt>RuntimePermission("getClassLoader")</tt>} permission to verify
     * access to the parent class loader is permitted.  If not, a
     * <tt>SecurityException</tt> will be thrown.  </p>
     *
     * @return  The parent <tt>ClassLoader</tt>
     *
     * @throws  SecurityException
     *          If a security manager exists and its <tt>checkPermission</tt>
     *          method doesn't allow access to this class loader's parent class
     *          loader.
     *
     * @since  1.2
     */
    @CallerSensitive
    public final ClassLoader getParent() {
        if (parent == null)
            return null;
        SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            checkClassLoaderPermission(parent, Reflection.getCallerClass());
        }
        return parent;
    }

getParent方法的说明如下部分文字:

Returns the parent class loader for delegation. Some implementations may use <tt>null</tt> to represent the bootstrap class loader. This method will return <tt>null</tt> in such implementations if this class loader’s * parent is the bootstrap class loader.

意思是说我们可以使用null表示 the bootstrap class loader(根类加载器)那么loader3的父类加载器就是 根类加载器 ,而根类加载器只会去加载那些系统核心类库,显然我们的Red和Color类不属于此范围,而就只能让loader3加载,loader3的加载路径下有这两个类对应的字节码可以成功加载,所以大引出Red和Color类的类加载器为loader3

《java类加载器(用户自定义类加载器实现)》

以上是自己最近在学习jvm时有关类加载器的相关知识总结。

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