new的奥秘：Java中new关键字与类加载器

阳光穿透心脏的1/2处 2022-08-09 15:59 238阅读 0赞

"new"可以说是Java开发者最常用的关键字，我们使用new创建对象，使用new并通过类加载器来实例化任何我们需要的东西，但你是否深入了解过new在编译的瞬间都做了什么？

【51CTO独家特稿】在Java中使用new关键字创建对象变得很容易了，事实上，对这些事情你是不需要考虑的。需要访问一个文件吗？只需要创建一个新的File实例：new File(“build.properties”)，对于大多数Java开发人员而言，这就是他们需要知道的一切，是不是很简单呢？！但当你使用了多个类加载器时，问题就不一样了。

这是我一年多来的第一反应，我就是不想知道这些东西，但奇怪的是，类加载器其实非常简单，大多数Java开发人员都知道编译时通过Java文件生成.class类文件，然后由Java虚拟机（JVM）载入这些编译后的类，这就是类加载器最基本的功能，但是和线程一样，问题不是理解他们做什么，而是让它们一起工作。

你听到过多少次“这是类加载器的问题”？我承认我听到过很多次，我自己也说过很多次。只要你的应用程序中不止一个类加载器，你不得不担心哪些类可以相互看到对方，这很容易成为一场噩梦。有关类加载器行为我将另外用一篇文章来说，现在我们还是回到new关键字吧。

当你创建一个新对象时，[JVM][]首先加载类，当你使用new时这是透明的，问题是使用什么类加载器？以及为什么要使用它？  
设想一个Grails情景，我们有一套基于Gant的构建系统，载入构建脚本并执行它们，我们以实例化一个Jetty服务器并启动它作为示例，对象的创建顺序是这样的：

[![Java中对象创建的顺序][Java]][Java]   
**对象的创建顺序**

事实上，上图展示的仅仅是一个简化的真实情况。

前3个类都在我们将要调用的生成类加载器的类路径下，因此是一次性将生成时需要用到的所有类全部加载了，但Jetty的Server类怎么加载呢？最重要的是要知道Server类必须要通过加载Grails Web应用程序相同的类加载器加载，虽然你可以将你自己的类加载器嵌入到服务器中，如果与加载Server的不一样，将会出现可怕的类加载器问题。

考虑到这一点，让我们看看如果RunApp脚本使用new创建服务器实例会发生什么：

def server = new org.mortbay.jetty.Server()  
         ...  
         server.start()

现在你应该问你自己“加载Server类该使用什么类加载器？”，这是一个关键问题，因为它决定了使用什么类加载器加载整个Web应用程序，也就决定了应用程序的运行时应该使用和依赖的类路径，在这种情况下，无论使用什么类加载器加载RunApp脚本，new操作符都会有效地授权给

this.getClass().getClassLoader()

我们的例子是什么意思呢？它意味着生成类加载器被用于加载Server类，因此也必须用于加载Web应用程序类，换句话说，所有应用程序的运行时依赖必须包括在生成类加载器中。你可能会问，这样会不会有问题？回答是有一个潜在的问题和一个实际的问题。  
潜在的问题是类冲突，如果Web应用程序依赖一个已经存在于生成系统中不同版本的库会怎么样？如果所有Apache XML API库都在类路径下，这是一个特殊的问题，绝对会导致大破坏。

实际的问题是在类路径中JAR文件越多，JVM寻找类的时间就越长，这意味着启动时间就越长，这也是[OSGi][]设计要解决的问题之一，为什么要将JAR放在生成类路径下呢？生成时本身是不需要它们的。

解决办法是确定类加载器的边界，使用映射实例化你的对象：

def runtimeClassLoader = new URLClassLoader(...)  
         def server = runtimeClassLoader.loadClass("org.mortbay.jetty.Server").newInstance()  
         ...  
         server.start()

在 [Groovy][]中这是很容易办到的，因为start()方法是在运行时评估的，但Java需要知道编译时类型，你不能这样做：

ClassLoader runtimeClassLoader = new URLClassLoader(...)  
         Server server = (Server)   
         runtimeClassLoader.loadClass("org.mortbay.jetty.Server").newInstance()  
         ...  
         server.start()

因为在第2行你会得到一个ClassCastException，服务器的声明性类型是由this.getClass().getClassLoader()加载的，但new实例是由另一个不同的类加载器加载的，不同的类加载器意味着不同的类，因此你必须使用映射调用方法和访问你需要的字段。

正如你所看到的，正常情况下，你不要考虑new操作符，但只要你要处理多个类加载器，你必须要仔细了解它们的行为，关键是制定出合适的类加载器边界，然后使用映射来加载和实例化在那些边界上的类。听起来好像是些不必要的额外工作，但在应用程序/框架的可靠性方面可以得到真正的改善。

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[JVM]: http://developer.51cto.com/art/201001/176550.htm
[Java]: /images/20220731/e9b2d1793e49476db62f041d7a77a57c.png
[OSGi]: http://developer.51cto.com/art/200909/154863.htm
[Groovy]: http://developer.51cto.com/art/200710/58087.htm