类加载器【类加载器介绍+自定义类加载+Tomcat类加载器介绍】

桃扇骨 2022-06-13 08:23 294阅读 0赞

### 什么是类加载器 ###

类加载器就是用来加载类(\*.class)的东西！类加载器也是一个类：ClassLoader（继承该类）  
Java提供了三种类加载器，分别是：

*  bootstrap classloader：引导类加载器，加载rt.jar中的类；
 *  sun.misc.Launcher$ExtClassLoader：扩展类加载器，加载lib/ext目录下的类；
 *  sun.misc.Launcher$AppClassLoader：系统类加载器，加载CLASSPATH下的类，即我们写的类，以及第三方提供的类。（Eclipse中，我们运行一个程序时，它会先设置临时的CLASSPATH路径，然后再去加载我们写的类。）

***那么，问题来了，类加载器加载我们所需的类，那么类加载器又由谁来加载呢？？？***

其中bootstrap类加载器是JVM自带的一个类加载，是由C/C++实现的，所以，JVM一经启动，bootstrap类加载器就有了。而扩展类加载器和系统类加载器由bootstrap类加载器加载！！！，***还有一点就是，因为bootstrap类加载器是由C/C++实现的，所以bootstrap类加载器的引用是获取不到的！！！***

通常情况下，Java中所有类都是通过这三个类加载器加载的。  
类加载器之间存在上下级关系，系统类加载器的上级是扩展类加载器，而扩展类加载器的上级是引导类加载器。

### JVM眼中的相同的类 ###

在JVM中，不可能存在一个类被加载两次的事情！一个类如果已经被加载了，当再次试图加载这个类时，类加载器会先去查找这个类是否已经被加载过了，如果已经被加载过了，就不会再去加载了。

但是，如果一个类使用不同的类加载器去加载是可以出现多次加载的情况的！也就是说，在JVM眼中，相同的类需要有相同的class文件，以及相同的类加载器。当一个class文件，被不同的类加载器加载了，JVM会认识这是两个不同的类，这会在JVM中出现两个相同的Class对象！甚至会出现类型转换异常！

### 类加载器的委托机制 ###

委托机制 有些地方 也被称为***代理模式***。

* 代码中出现了这么一行：new A();
        > 系统发现了自己加载的类，其中包含了new A()，这说明需要系统去加载A类
        > 系统会给自己的领导打电话：让扩展去自己的地盘去加载A类
        > 扩展会给自己的领导打电话：让引导去自己的地盘去加载A类
        > 引导自己真的去rt.jar中寻找A类
          * 如果找到了，那么加载之，然后返回A对应的Class对象给扩展，扩展也会它这个Class返回给系统，结束了！
          * 如果没找到：
            > 引导给扩展返回了一个null，扩展会自己去自己的地盘，去寻找A类
          * 如果找到了，那么加载之，然后返回A对应的Class对象给系统，结束了！
          * 如果没找到
            > 扩展返回一个null给系统了，系统去自己的地盘（应用程序下）加载A类
              * 如果找到了，那么加载之，然后返回这个Class，结束了！
              * 如果没找到，抛出异常ClassNotFoundException

*代理模式保证了JDK中的类一定是由引导类加载加载的！这就不会出现多个版本的类，这也是代理模式的好处。*

### 类的解析过程 ###

class MyApp {
       //被系统加载
    
    main() {
      A a = new A();//也由系统加载
      String s = new String();//也由系统加载！
    }
    
    }
    
    class String {
       //引导
      private Integer i;//直接引导加载
    }

### 自定义类加载器 （了解） ###

我们也可以通过继承ClassLoader类来完成自定义类加载器，自类加载器的目的一般是为了加载网络上的类，因为这会让class在网络中传输，为了安全，那么class一定是需要加密的，所以需要自定义的类加载器来加载（自定义的类加载器需要做解密工作）。

ClassLoader加载类都是通过loadClass()方法来完成的，loadClass()方法的工作流程如下：

*  调用findLoadedClass ()（***在JVM的方法区中查看已加载过的类！即判断当前类是否已经被加载过！***）方法查看该类是否已经被加载过了，如果该没有加载过，那么这个方法返回null；
 *  判断findLoadedClass()方法返回的是否为null，如果不是null那么直接返回，这可以避免同一个类被加载两次；
 *  如果findLoadedClass()返回的是null，那么就启动代理模式（委托机制），即调用上级的loadClass()方法，获取上级的方法是getParent()，当然上级可能还有上级，这个动作就一直向上走；
 *  如果getParent().loadClass()返回的不是null，这说明上级加载成功了，那么就加载结果；
 *  如果上级返回的是null，这说明需要自己出手了，这时loadClass()方法会调用本类的findClass()方法来加载类；
 *  这说明我们只需要重写ClassLoader的findClass()方法，这就可以了！如果重写了loadClass()方法，会覆盖了代理模式！

OK，通过上面的分析，我们知道要自定义一个类加载器，只需要继承ClassLoader类，然后重写它的findClass()方法即可。那么在findClass()方法中我们要完成哪些工作呢？

*  ***找到class文件，把它加载到一个byte\[\]中；***
 *  ***调用defineClass()方法，把byte\[\]传递给这个方法即可。***

### FileSystemClassLoader ###

public class FileSystemClassLoader extends ClassLoader {
        
        private String classpath ;//这是它的地盘！因为类加载器都是片警，它需要有自己的地盘！
    
        public FileSystemClassLoader() {}
    
        //创建类加载器时，就要为其指定负责的地盘！它只会到这里去查找类！
        public FileSystemClassLoader (String classpath) {
            this.classpath = classpath;
        }
    
        @Override
        public Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
            try {
                //通过类名称找到.class文件，把文件加载到一个字节数组中。
                byte[] datas = getClassData(name); 
                //如果返回的字节数组为null，说明没有找到这个类，抛出异常
                if(datas  == null) {
                    throw new ClassNotFoundException("类没有找到：" + name);
                }
                //它可以把字节数组变成Class对象！defineClass()是ClassLoader的方法，它的作用是把字节数组变成Class对象！
                return this.defineClass (name, datas, 0, datas.length);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
                throw new ClassNotFoundException("类找不到：" + name);
            }
        }
    
        private byte[] getClassData(String name) throws IOException {
            name = name.replace(".", "\\") + ".class";
            File classFile = new File(classpath, name);
            //commons-io.jar中的类
            return FileUtils .readFileToByteArray(classFile);
        }
    }

ClassLoader loader = new FileSystemClassLoader("F:\\classpath");
            Class clazz = loader.loadClass("cn.itcast.utils.CommonUtils");
            Method method = clazz.getMethod("md5", String.class);
            String result = (String) method.invoke(null, "qdmmy6");
            System.out.println(result);

### Tomcat的类加载器 ###

Tomcat会为每个项目提供一个类加载器，Tomcat提供的类加载器负责加载自己项目下的类，即WEB-INF\\lib和WEB-INF\\classes下的类。但Tomcat提供的类加载器不会使用传统的代理模式，而是自己先去加载，如果加载不到，再使用代理模式。

Tomcat提供了两种类加载器！
      * 服务器类加载器：${
         CATALINA_HOME}\lib，服务器类加载器，它负责加载这个下面的类！
      * 应用类加载器：${
        CONTEXT_HOME}\WEB-INF\lib、${
         CONTEXT_HOME}\WEB-INF\classes，应用类加载器，它负责加载这两个路径下的类！

Tomcat提供的类加载器有这样一个好处，就是可以使自己项目下的类优先被加载！

Tomcat中的类加载器顺序：

引导
      扩展
      系统
    
      特性：
      服务器类加载器：先自己动手，然后再去委托
      应用类加载器：：先自己动手，然后再去委托

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