classloader

前言

最近看了很多关于classloader的文章，想了解一下classload具体的工作原理。因为前几日跟盆友聊天，说让我研究研究Android的插件技术。随后我搜索一些相关的资料，其中有一篇博文讲到其底层的技术就是ClassLoader，所以要对java的ClassLoader有一定的了解。当然，随着最近几天的阅读，也对插件技术有了一定程度的认知。各种框架，各种技术流派在国内可谓层出不穷，阿里的ATLAS，携程的DynamicAPK，奇虎360的DriodPlugin等等。但似乎很少看到国外对此技术的热衷，虽然Google给了一个MultiDex，但谷歌还是不建议这么做，尤其随着ReactNative的兴起，通过JsPath即可实现热修复（iOS），相必其可能是未来的发展方向。当然，通过对Android插件技术的学习，也是一个对Android四大组件（Activity，Service，Broadcast，Content Provider）充分认识的过程，毕竟背后隐藏的逻辑也逃不过这些基础的东西。基础中的基础那么可能就是ClassLoader了吧。

关于ClassLoader

ClassLoader从名字就能看出，类加载器。为什么要类加载器？这使我想起了.NET的程序集的概念，很像。一个Assembly.Load就能将一个DLL加载进来。很遗憾，没有对.NET程序集更深层次做挖掘，所以希望能对java的类加载机制有一定认识。我们知道引入一个类，只需要import java.io.File，没错import，为什么使用这个关键字就能加载？对于java的基础类库来说，虚拟机帮你做好了。这个就跟.NET一样，一个using就可以加载全局程序集，而要加载自定义的程序集，就必须在相同目录，即私有程序集。JAVA也一样，有安装java的时候自带的，也有你自己定义的，你可以把你的jar放在lib目录，也可以放在当前目录，随你。

编译的过程

JAVA属于解释型的编程语言，这个不用多解释吧，就是不编译成最终的目标平台的二进制，而是编译成中间语言，.NET叫IL，JAVA叫.class，叫啥无所谓，都一样。传统的编译过程是编译成目标文件，然后在对目标文件进行链接，但是对于JAVA而言，首先编译成的是字节码.class文件，在JVM加载class的时候，才进行链接。整个java的执行过程，按照Java Language Specification第12章的介绍，分为如下几个过程：

1. JVM运行。
2. 加载Main函数（启动类）
3. 对目标类进行链接（验证，准备，保留）
4. 初始化。
5. 创建。
6. 终结一个类
7. 卸载。
8. 程序退出。

三个类

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• BootstrapClassLoader: 这个是native code写的，嵌入在jvm里，虚拟机启动的时候自动启动bootstrapclassloader，加载lib下的类库。
• ExtensionClassLoader: 负责加载lib/ext里面的类库。
• ApplicationClassLoader: 负责加载CLASSPATH里面的类库。
• 三者的关系是：看上图，下面的继承上面的类。上面的为下面的parent。
• 加载的顺序：先是BootstrapClassLoader加载，如果它没有找到，则ExtensionClassLoader尝试加载，如果它也没找到，则ApplicationClassLoader进行加载，都没找到，ClassNotFoundException。
• 加载原理：双亲委托法，即child依次委托parent进行查找。（各博文均介绍如此）
• ClassLoader使用loadClass方法加载一个类：

    protected Class loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // First, check if the class has already been loaded
            Class c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    if (parent != null) {
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }

                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    long t1 = System.nanoTime();
                    c = findClass(name);

                    // this is the defining class loader; record the stats
                    sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
                }
            }
            if (resolve) {
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }

查看继承关系

public class LucasMainEntry {
    public static void main(String[] args) {
        ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        while(loader != null) {
            System.out.println(loader);
           loader = loader.getParent();
        }
    }
}

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@2a139a55
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@7852e922
null

我们可以看到对应的父子关系。

加载过程中的问题

一个类如果被两个不同的loader加载，那么即便他们有相同的命名空间以及名称，JVM仍然认为他们不是同一个类。