Java自定义类加载器实现

阳光穿透心脏的1/2处 2022-06-05 08:42 204阅读 0赞

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为什么要自定义类加载器

类加载机制：[http://www.cnblogs.com/xrq730/p/4844915.html][http_www.cnblogs.com_xrq730_p_4844915.html]

类加载器：[http://www.cnblogs.com/xrq730/p/4845144.html][http_www.cnblogs.com_xrq730_p_4845144.html]

这两篇文章已经详细讲解了类加载机制和类加载器，还剩最后一个问题没有讲解，就是 自定义类加载器。为什么我们要自定义类加载器？因为虽然Java中给用户提供了很多类加载器，但是和实际使用比起来，功能还是匮乏。举一个例子来说吧，主 流的Java Web服务器，比如Tomcat，都实现了自定义的类加载器（一般都不止一个）。因为一个功能健全的Web服务器，要解决如下几个问题：

1、部署在同一个服务器上的两个Web应用程序所使用的Java类库可以实现相互隔离。这是最基本的要求，两个不同的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的不同版本，不能要求一个类库在一个服务器中只有一份，服务器应当保证两个应用程序的类库可以互相使用

2、部署在同一个服务器上的两个Web应用程序所使用的Java类库可以相互共享。这个需求也很常见，比如相同的Spring类库10个应用程序在用不可能分别存放在各个应用程序的隔离目录中

3、支持热替换，我们知道JSP文件最终要编译成.class文件才能由虚拟机执行，但JSP文件由于其纯文本存储特性，运行时修改的概率远远大于第三方类库或自身.class文件，而且JSP这种网页应用也把修改后无须重启作为一个很大的优势看待

由于存在上述问题，因此Java提供给用户使用的ClassLoader就无法满足需求了。Tomcat服务器就有自己的ClassLoader架构，当然，还是以双亲委派模型为基础的：

![801753-20150929202221105-1889213512.png][]

JDK中的ClassLoader

在实现自己的ClassLoader之前，我们先看一下JDK中的ClassLoader是怎么实现的：

1 protected synchronized Class<?> loadClass(String name,boolean resolve)

2 throws ClassNotFoundException 3 { 4 // First, check if the class has already been loaded 5 Class c = findLoadedClass(name); 6 if (c == null) { 7 try { 8 if (parent != null) { 9 c = parent.loadClass(name, false); 10 } else { 11 c = findBootstrapClass0(name); 12 } 13 } catch (ClassNotFoundException e) { 14 // If still not found, then invoke findClass in order 15 // to find the class. 16 c = findClass(name); 17 } 18 } 19 if (resolve) { 20 resolveClass(c); 21 } 22 return c; 23 }

方法原理很简单，一步一步解释一下：

1、第5行，首先查找.class是否被加载过

2、 第6行~第12行，如果.class文件没有被加载过，那么会去找加载器的父加载器。如果父加载器不是null（不是Bootstrap ClassLoader），那么就执行父加载器的loadClass方法，把类加载请求一直向上抛，直到父加载器为null（是Bootstrap ClassLoader）为止

3、第13行~第17行，父加载器开始尝试加载.class文件，加载成功就返回一个java.lang.Class，加载不成功就抛出一个ClassNotFoundException，给子加载器去加载

4、第19行~第21行，如果要解析这个.class文件的话，就解析一下，解析的作用类加载的文章里面也写了，主要就是将符号引用替换为直接引用的过程

我们看一下findClass这个方法：

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { throw new ClassNotFoundException(name); }

是的，没有具体实现，只抛了一个异常，而且是protected的，这充分证明了：这个方法就是给开发者重写用的。

自定义类加载器

从上面对于java.lang.ClassLoader的loadClass(String name, boolean resolve)方法的解析来看，可以得出以下2个结论：

1、如果不想打破双亲委派模型，那么只需要重写findClass方法即可

2、如果想打破双亲委派模型，那么就重写整个loadClass方法

当然，我们自定义的ClassLoader不想打破双亲委派模型，所以自定义的ClassLoader继承自java.lang.ClassLoader并且只重写findClass方法。

第一步，自定义一个实体类Person.java，我把它编译后的Person.class放在D盘根目录下：

1package com.xrq.classloader;

2 3 public class Person 4 { 5 private String name; 6 7 public Person() 8 { 9 10 } 11 12 public Person(String name) 13 { 14 this.name = name; 15 } 16 17 public String getName() 18 { 19 return name; 20 } 21 22 public void setName(String name) 23 { 24 this.name = name; 25 } 26 27 public String toString() 28 { 29 return "I am a person, my name is " + name; 30 } 31 }

第二步，自定义一个类加载器，里面主要是一些IO和NIO的内容，另外注意一下 defineClass方法可以把二进制流字节组成的文件转换为一个java.lang.Class----只要二进制字节流的内容符合Class文件规 范。我们自定义的MyClassLoader继承自java.lang.ClassLoader，就像上面说的，只实现findClass方法：

public class MyClassLoader extends ClassLoader

{ public MyClassLoader() { } public MyClassLoader(ClassLoader parent) { super(parent); } protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { File file = getClassFile(name); try { byte[] bytes = getClassBytes(file); Class<?> c = this.defineClass(name, bytes, 0, bytes.length); return c; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return super.findClass(name); } private File getClassFile(String name) { File file = new File("D:/Person.class"); return file; } private byte[] getClassBytes(File file) throws Exception { // 这里要读入.class的字节，因此要使用字节流 FileInputStream fis = new FileInputStream(file); FileChannel fc = fis.getChannel(); ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); WritableByteChannel wbc = Channels.newChannel(baos); ByteBuffer by = ByteBuffer.allocate(1024); while (true) { int i = fc.read(by); if (i == 0 || i == -1) break; by.flip(); wbc.write(by); by.clear(); } fis.close(); return baos.toByteArray(); } }

第三步，Class.forName有一个三个参数的重载方法，可以指定类加载器，平时我们使用的Class.forName("XX.XX.XXX")都是使用的系统类加载器Application ClassLoader。写一个测试类：

1public class TestMyClassLoader

2 { 3 public static void main(String[] args) throws Exception 4 { 5 MyClassLoader mcl = new MyClassLoader(); 6 Class<?> c1 = Class.forName("com.xrq.classloader.Person", true, mcl); 7 Object obj = c1.newInstance(); 8 System.out.println(obj); 9 System.out.println(obj.getClass().getClassLoader()); 10 } 11 }

看一下运行结果：

I am a person, my name is null com.xrq.classloader.MyClassLoader@5d888759

个人的经验来看，最容易出问题的点是第二行的打印出来的是"sun.misc.Launcher$AppClassLoader"。造成这个问题的关键在于MyEclipse是自动编译的，Person.java这个类在ctrl+S保存之后或者在Person.java文件不编辑若干秒后，MyEclipse会帮我们用户自动编译Person.java，并生成到CLASSPATH也就是bin目录下。在CLASSPATH下有Person.class，那么自然是由Application ClassLoader来加载这个.class文件了。解决这个问题有两个办法：

1、删除CLASSPATH下的Person.class，CLASSPATH下没有Person.class，Application ClassLoader就把这个.class文件交给下一级用户自定义ClassLoader去加载了

2、TestMyClassLoader类的第5行这么写"MyClassLoader mcl = new MyClassLoader(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent());"， 即把自定义ClassLoader的父加载器设置为Extension ClassLoader，这样父加载器加载不到Person.class，就交由子加载器MyClassLoader来加载了

ClassLoader.getResourceAsStream(String name)方法作用

ClassLoader中的getResourceAsStream(String name)其实是一个挺常见的方法，所以要写一下。这个方法是用来读入指定的资源的输入流，并将该输入流返回给用户用的，资源可以是图像、声音、.properties文件等，资源名称是以"/"分隔的标识资源名称的路径名称。

不仅ClassLoader中有getResourceAsStream(String name)方法，Class下也有getResourceAsStream(String name)方法，它们两个方法的区别在于：

1、Class的getResourceAsStream(String name)方法，参数不以"/"开头则默认从此类对应的.class文件所在的packge下取资源，以"/"开头则从CLASSPATH下获取

2、ClassLoader的getResourceAsStream(String name)方法，默认就是从CLASSPATH下获取资源，参数不可以以"/"开头

其实，Class的getResourceAsStream(String name)方法，只是将传入的name进行解析一下而已，最终调用的还是ClassLoader的getResourceAsStream(String name)，看一下Class的getResourceAsStrea(String name)的源代码：

1 public InputStream getResourceAsStream(String name) { 2 name = resolveName(name); 3 ClassLoader cl = getClassLoader0(); 4 if (cl==null) { 5 // A system class. 6 return ClassLoader.getSystemResourceAsStream(name); 7 } 8 return cl.getResourceAsStream(name); 9 } 10 11 private String resolveName(String name) { 12 if (name == null) { 13 return name; 14 } 15 if (!name.startsWith("/")) { 16 Class c = this; 17 while (c.isArray()) { 18 c = c.getComponentType(); 19 } 20 String baseName = c.getName(); 21 int index = baseName.lastIndexOf('.'); 22 if (index != -1) { 23 name = baseName.substring(0, index).replace('.', '/') 24 +"/"+name; 25 } 26 } else { 27 name = name.substring(1); 28 } 29 return name; 30 }

代码不难，应该很好理解，就不解释了。

.class和getClass()的区别

最后讲解一个内容，.class方法和getClass()的区别，这两个比较像，我自己没对这两个东西总结前，也常弄混。它们二者都可以获取一个唯一的java.lang.Class对象，但是区别在于：

1、.class用于类名，getClass()是一个final native的方法，因此用于类实例

2、.class在编译期间就确定了一个类的java.lang.Class对象，但是getClass()方法在运行期间确定一个类实例的java.lang.Class对象

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