(1) ClassLoader 基本概念
与C或C++编写的程序不同,Java程序并不是一个可执行文件,而是由许多独立的类文件组成的,每一个文件对应一个Java类。此外,这些类文件并非 全部装入内存,而是根据程序需要逐渐载入:ClassLoader是JVM实现的一部分, ClassLoader 包括 bootstrap classloader (启动类加载器),ClassLoader 在 JVM 运 行的时候加载Java核心的API,以满足Java程序最基本的需求,其中就包括用 户定义的ClassLoader,这里所谓的用户定义,是指通过Java程序实现的两个 ClassLoader: —个是ExtClassLoader,它的作用是用来加载Java的扩展API, 也就是/lib/ext中的类;第二个是AppClassLoader,它是用来加载用户机器上 CLASSPATH设置目录中的Class的,通常在没有指定ClassLoader的情况下, 程序员自定义的类就由该ClassLoader进行加载:
(2) ClassLoader 加载流程
当运行一个程序的时候,JVM启动,运行bootstrap classloader,该 ClassLoader 加载 Java 核心 API ( ExtClassLoader 和 AppClassLoader 也在此时被 加载),然后调用ExtClassLoader加载4广展API,最后AppClassLoader加载 CLASSPATH目录下定义的Class,这就是一个程序最基本的加载流程。
下面来看一下ClassLoader中的一段代码:
protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
//首先检查该name指定的class是否有被加载 Class c = findLoadedClass(name);
If (c == null) { try {
if (parent != null) {
//女口果parent不为null,则调用parent的loadClass进行力口载 c = parent.loadClass(name, false);
} else {
//parent 为 null,贝!j调用 BootstrapClassLoader 进行力口载 c = findBootstrapClassO(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
//如果仍然无法加载成功,则调用自身的f indClass进行加载 c = findClass(name);
}
}
if (resolve) { resolveClass(c);
return
从上面一段代码中可以看出,一个类加载的过程使用了一种父类委托模式。 为什么要使用这种父类委托模式呢?
第1个原因就是这样可以避免重复加载,当父类已经加载了该类的时候, 就没有必要子ClassLoader再加载一次:
第2个原因就是考虑到安全因素,如果不使用这种委托模式,那么可以随 时使用自定义的String来动态替代Java核心API中定义的类型,这样会存在非 常大的安全隐患,而父类委托的方式就可以避免这种情况,因为String已经在 启动时被加载,所以,用户自定义类是无法加载一个自定义的ClassLoader。
(3) —些重要的方法
1 ) loadClass 方法。
ClassLoader.loadClass()是 ClassLoader 的入口点。该方法的定义如下:
Class loadClass( String name, boolean resolve );
name是指JVM需要的类的名称,如Foo或java.lang.Object resolve参数告诉 方法是否需要解析类在准备执行类之前,应考虑类解析。注意:并不总是需要解 析,如果JVM只需要知道该类是否存在或找出该类的超类,那么就不需要解析。
- defineClass 方法
defineClass方法接受由原始字节组成的数组,并把它转换成Class对象3 原始数组包含如从文件系统或网络装入的数据defineClass管理JVM的许多 复杂的实现层面——它把字节码分析成运行时数据结构、校验有效性等。因为 defineClass方法被标记成final的,所以也不能覆盖它
- findSystemClass 方法
fmdSystemClass方法从本地文件系统装入文件;> 它在本地文件系统中寻找 类文件,如果存在,就使用defineClass将原始字节转换成Class对象,以将该文 件转换成类。当运行Java应用程序时,这是JVM正常装入类的默认机制。对于 定制的ClassLoader,只有在尝试其他方法装入类之后,再使用findSystemClass。 这是因为ClassLoader是负责执行装入类的相关步骤,不负责所有类的所有信息。 例如,即使ClassLoader从远程的Web站点装入了某些类,仍然需要在本地机器
上装入大量的基本Java库。而这些类库不是我们所关心的,所以要JVM以默认 方式从本地文件系统装入它们,这就是findSystemClass的用途,
- resolveClass 方法。 _
正如前面所提到的,可以不完全地(不带解析)装入类,也可以完全地(带 解析)装入类。当编写我们自己的loadClass时,可以调用resolveClass,这取 决于loadClass的resolve参数的值。
- findLoadedClass 方法
findLoadedClass充当一个缓存:当请求loadClass装入类时,它调用该方 法来查看ClassLoader是否已装入这个类,这样可以避免重新装入已存在类所造 成的麻烦。
- findClass 方法。
loadClass默认实现调用这个新方法findClass的用途包含ClassLoader的所 有特殊代码,而无须复制其他代码(例如,当专门的方法失败时,调用系统 ClassLoader )〇
目的是从本地文件系统使用实现的类装载器装载一个类。为了创建自己的 类装载器,应该妒展ClassLoader类,这是一个抽象类。可以创建一个 FileClassLoaderextends ClassLoader,然后覆盖 ClassLoader 中的 findClass(String name)方法,这个方法通过类的名字得到一个Class对象。
public Class findClass(String name)
{
byte [] data = loadClassData(name);
return defineClass(name, data, 0 , data.length);
7)getSystemClassLoader 方法。
如果覆盖 findClass 或 loadClass,getSystemClassLoader 能以实际的 ClassLoader 对象来访问系统ClassLoader (而不是固定地从findSystemClass调用它)。为了将 类请求委托给父类ClassLoader,这个新方法允许ClassLoader获取它的父类Class Loader ,当使用特殊方法,定制的ClassLoader不能找到类时,可以使用这种方法。
父类ClassLoader被定义成创建该ClassLoader所包含代码的对象的 ClassLoader
- forName 方法。
Class类中有一个静态方法forName,这个方法和ClassLoader中的loadClass方法 的目的一样,都是用来加载class的,但是两者在作用上却有所区別。
Class clazz = Class. forName ("something'*);
或者
ClassLoadercl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
Class clazz = cl.loadClass("something");
Class.forName()调用 Class.forName(name,initialize, loader);也就是 Class. forName("something");等同于 Class.forName ("something",true, CALLCLASS. class.getClassLoader〇);
第二个参数“tme”是用于设置加载类的时候是否连接该类,true就连接, 否则就不连接关于连接,在此解释一下,在JVM加载类的时候,需要经过三 个步骤:装载、连接、初始化装栽就是找到相应的class文件,读入JVM;初 始化就是class文件初始化。这里详述一下连接,连接分三步。
第一步是验证class是否符合规格3
第二步是准备,就是为类变量分配内存的同时设置默认初始值。
第三步就是解释,而这步是可选的,根据上面loadClass方法的第二个参数 来判定是否需要解释,这里的解释是指根据类中的符号引用查找相应的实体, 再把符号引用替换成一个直接引用的过程
在Java API文档中,loadClass方法的定义是protected,也就是说,该方法 是被保护的,而用户使用的方法是一个参数,一个参数的loadClass方法实际上 就是调用了两个参数,第二个参数默认为false。因此,在这里可以看出通过 loadClass加载类实际上就是加载的时候并不对该类进行解释,因此不会初始化 该类,而Class类的forName方法则相反,使用forName加载的时候就会将Class 进行解释和初始化。