类加载器的重要意义和ClassCastException因果关系

骑猪看日落 2023-10-08 20:13 6阅读 0赞

java中的ClassLoader类加载器虽然用于加载class字节文件，但是它的作用远远不止于此。

这里有一条重要的原则（估计知道的人不多）：

**判断类的唯一性原则：**

**对于任何一个类，必须同时由类加载器和类本身两者同时决定该类在JVM虚拟机中唯一性。**

**或者这样表述： JVM比较两个类是否相等，必须是在同一个类加载器加载的前提下。否则，即便两个类来源于同一个Class类，但是如果各自的类加载器classLoader不同，那么这两个类就不相等。**

**这也是ClassCastException更深层次的原因。===》类加载器不同造成的class转换异常。**

**下面通过一段代码来演示这个原理：**

public class ClassLoaderTest2 {
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
            ClassLoader myClassLoader = new ClassLoader() { // 自定义类加载器
                @Override // 重写loadClass方法
                public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
                    // 读取classPath下编译生成的class字节码文件，然后转化成byte字节流
                    String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";
                    InputStream inputStream = getClass().getResourceAsStream(fileName);
                    if ( inputStream == null) {
                        return super.loadClass(name);
                    }
                    try {
                        byte[] bytes = new byte[inputStream.available()];
                        inputStream.read(bytes);
                        // defineClass方法将byte字节流转换成jvm能识别的Class对象
                        return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
                    } catch (IOException exception) {
                        throw new ClassNotFoundException(name);
                    }
                }
            };
    
            // 通过自定义类加载器myClassLoader来加载类ClassLoaderTest2并完成实例化
            Object clazz = myClassLoader.loadClass("com.mybest.ClassLoaderStudy.ClassLoaderTest2").newInstance();
            System.out.println("clazz self is ======>>>" + clazz.getClass());
            System.out.println("clazz's classLoader is " + clazz.getClass().getClassLoader());
            // 判断通过自定义类加载器myClassLoader生成的clazz是否还是ClassLoaderTest2类型
            // 从这里可以看到如果类加载器不同，即便Class类型相同，JVM仍然认为是两个不同的类
            System.out.println(clazz instanceof com.mybest.ClassLoaderStudy.ClassLoaderTest2);
            System.out.println("ClassLoaderTest2's classLoader is " + ClassLoaderTest2.class.getClassLoader());
            // 所以这里会发生ClassCastException，因为类加载器不同：一个是自定义的类加载器myClassLoader，
            // 一个是系统类加载器：AppClassLoader　
            ClassLoaderTest2 clazz2 = (ClassLoaderTest2) clazz;
        }
    }

输出结果如下：

clazz self is ======>>>class com.mybest.ClassLoaderStudy.ClassLoaderTest2
    clazz's classLoader is com.mybest.ClassLoaderStudy.ClassLoaderTest2$1@330bedb4
    false
    ClassLoaderTest2's classLoader is sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
    Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: com.mybest.ClassLoaderStudy.ClassLoaderTest2 cannot be cast to com.mybest.ClassLoaderStudy.ClassLoaderTest2
    	at com.mybest.ClassLoaderStudy.ClassLoaderTest2.main(ClassLoaderTest2.java:35)

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**从上面的例子可以看到：类加载器的重要意义在于=》因为每一个类加载器都有一个独立的命名空间，所以，如果同一个Class类分别由不同的类加载器加载，则生成的Class类会被视为两个不同的类，即便这两个类本来就是同源的！此时两个类如果进行转换就会产生ClassCastException异常。 这就是类加载器的另一个重要作用！ 判断类是否相同的依据**

以上发生类转换异常的原因就是：类加载器不一样。

因为可以看到ClassLoaderTest2这个类已经通过AppClassLoader加载过了（程序运行时就会自动被AppClassLoader加载，因为classPath下的类都是被此加载器所加载）。

而此时又通过自定义类加载器加载了这个类，并生成了类的实例，那么这个实例当然不能转换成AppClassLoader加载的ClassLoaderTest2类型，**因为两个类加载器不一样**：一个是自定义类加载器，一个AppClassLoader类加载器，他们所生成的类实例是不能互相转换的。

**此时的状态是因为自定义类加载器打破了双亲委派机制**

**如果希望自定义类加载器仍然保持双亲委派机制，只需在自定义类加载器重新loadClass方法的开头加上如下代码：**

// 下面的代码getSystemClassLoader使用了$AppClassLoader来加载，这样就仍然保持了双亲委派机制
                    // 那么后面的通过本地方法手动读取class文件的代码就不会执行
                    ClassLoader loader = getSystemClassLoader();
                    try {
                    Class<?>  clazz = loader.loadClass(name);
                    } catch (ClassNotFoundException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                    if (clazz != null) {
                        return clazz;
                    }

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