如何理解和運用ClassLoader

Posted on by

定義

根據《深入理解Java虛擬機》提到“通過一個類的全限定名(packageName.ClassName)來獲取描述此類的二進制字節(class文件字節)這個動作的代碼模塊就叫做類加載器(ClassLoader)”。

作用

1、通常類加載器的作用是加載資源（字節碼文件）到java虛擬機中，想要在一個jvm 進程中唯一確認一個類，除瞭類的全限定名外，還需要指定它是由哪個類加載器加載的。
2、比如我們的類庫需要通過遠程網絡獲取，可以通過自定義類加載器從遠程加載字節碼文件。
3、java的字節碼文件很容易反編譯出來，一些核心的代碼不想被反編譯出來，可以對字節碼進行加密，然後通過自定義的類加載器加載這些字節碼，然後進行解碼返回給虛擬機。
4、比如jvm的熱加載和熱部署等功能也需要自定義類加載器來完成。
…….

java類加載器的種類

1、Bootstrap ClassLoader : 該加載器是最頂層的類加載器，它是加載放在{Java_home}\lib目錄 或者-Xbootclasspath指定路徑下類庫。

2、Extension ClassLoader : 該類加載器負載加載{Java_home}/lib\ext目錄 或者System.getenv(“java.ext.dirs”)系統變量路徑下的類庫。

3、Application ClassLoader : 該類加載器加載用戶程序類路徑下的類庫，它是默認的程序的類加載器。

雙親委派機制

1、雙親委派機制，雙親委派除瞭啟動類加載器(Bootstrap ClassLoader)外,其他的類加載器都應該有自己父加載器。它們的實現不是通過繼承來實現的，而是通過組合的方式。當加載某個Class時,當前類加載器會把這個加載請求委派給其父類加載器加載，同理父類加載器同樣委派其它的父類加載器加載，直到無其父類類加載器加載為止，如果父類加載器加載失敗，才會由其子類加載。

2、使用雙親委派機制，有個明顯的特征是：Java類隨著它的類加載器一起具備瞭一種優先級的層次關系。比如rt.jar包中的java.lang.Object,由於它所在位置是由啟動類加載器加載，所以Object類在程序的各種類加載器環境中都是同一個類。

3、雙親委派模型如下：

ClassLoader

可以看下ClassLoader 雙親委派模型的大致代碼框架如下：

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
  {
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
      // 1、查看該類是否加載
      Class<?> c = findLoadedClass(name);
      if (c == null) {
        long t0 = System.nanoTime();
        try {
 		  // 2、如果未加載，委托給父類加載器加載
          if (parent != null) {
            c = parent.loadClass(name, false);
          } else {
          //3、沒有父類加載器，委托給BootstrapClassLoader
            c = findBootstrapClassOrNull(name);
          }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
          // ClassNotFoundException thrown if class not found
          // from the non-null parent class loader
        }

        if (c == null) {
          // 父類加載器沒有加載到，則自己加載
          long t1 = System.nanoTime();
          c = findClass(name);

          // 記錄該類加載的狀態Stat. 
        sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
          sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
          sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
        }
      }
 	  // resolve ：true,需要對類進行鏈接（鏈接階段包括：準備，解析，初始化類）
      if (resolve) {
        resolveClass(c);
      }
      return c;
    }
  }

1、通過以上可以知道，我們可以繼承ClassLoader 來實現自己的類加載器，然後重寫findClass()方法，這些還是保存瞭雙親委派機制。
2、當我們重寫findClass()方法時，得到該類的字節碼後，需要調用defineClass()來放回Class<?>對象。

URLClassLoader

1、一般自定義的類加載器可以直接繼承該類，該類加載器通過添加url路徑來獲取類。
2、可以在其構造函數上URLClassLoader(URL[] urls, ClassLoader parent)直接進行添加其URL。
3、也可以通過addURL(URL)添加其URL。

自定義類加載器

1、首先假設main-project為我們自己編寫的工程，其依賴某一api:service-spi。而service-spi的實現有很多，project-spi-impl是其中的一個。
2、當main-project僅依賴service-spi，而project-spi-impl不在工程的類加載路徑下。所以需要自定義類加載器，從某個路徑下的jar加載進來。CoreClassLoader就是自定義的類加載器。
3、CoreClassLoader繼承自URLClassLoader,然後把相關搜索路徑添加到該類加載器即可。
4.github:https://github.com/zhvqee/class-loader

SpringBoot 對類加載器的運用

1、SpringBoot 工程通過spring-boot-maven-plugin插件打包。把相關資源和依賴包都打到一個jar包中(all in one)。其包的結構如下：

BOOT-INF/classes:存放的是本工程的class文件
BOOT-INF/lib:存放的是本工程依賴的二方包和三方包。
META-INF/MANIFEST.MF:該文件記錄瞭程序啟動入口等。
o.s.b.loader包下就是springboot自定義的類加載器。

2、當我們執行java -jar xxxx 時，會讀取MANIFEST.MF下
Main-Class: org.springframework.boot.loader.JarLauncher，
該配置就是程序的路口。而我們編寫的Main方法不是真正的啟動的入口。

3、當執行Launcher#launch()方法時，會把SpringBoot自定義的類加載器LaunchedURLClassLoader設置線程的上下文中，並通過該自定義類加載器加載我們自己編寫的main方法所在的類，然後利用反射調用main方法。代碼片段如下：

Class<?> mainClass = Thread.currentThread().getContextClassLoader().loadClass(this.mainClassName);
Method mainMethod = mainClass.getDeclaredMethod("main", String[].class);
mainMethod.invoke(null, new Object[] { this.args });

4、LaunchedURLClassLoader 類加載器繼承URLClassLoader類加載器，它加載的路徑就是可執行jar下BOOT-INF下的class文件和二方包、三方包。

Class.forName() 和 ClassLoader.load()

1、JVM 加載的類主要經過以下幾個步驟：加載，鏈接，初始化，試用，卸載。
2、Class.forName()默認是需要對加載的類進行初始化。
3、ClassLoader.load實際調用的是ClassLoader.load(className,false),false：表示不進行鏈接，不進行鏈接也就代表不會進行初始化的操作，類的靜態塊和靜態對象都不會執行。

以上就是如何理解和運用ClassLoader的詳細內容，更多關於理解和運用 ClassLoader的資料請關註WalkonNet其它相關文章！

推薦閱讀：