Android:图解classloader加载class的流程及自定义ClassLoader

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        Classloader 类加载器,用来加载 Java 类到 Java 虚拟机中。与普通程序不同的是。Java程序(class文件)并不是本地的可执行程序。当运行Java程序时,首先运行JVM(Java虚拟机),然后再把Java class加载到JVM里头运行,负责加载Java class的这部分就叫做Class Loader。

        JVM本身包含了一个ClassLoader称为Bootstrap ClassLoader,和JVM一样,BootstrapClassLoader是用 本地代码实现的,它负责加载核心JavaClass(即所有java.*开头的类)。另外JVM还会提供两个ClassLoader,它们都是用Java语言编写的,由BootstrapClassLoader加载;其中Extension ClassLoader负责加载扩展的Javaclass(例如所有javax.*开头的类和存放在JRE的ext目录下的类),ApplicationClassLoader负责加载应用程序自身的类。
        当运行一个 程序的时候,JVM启动,运行bootstrapclassloader,该ClassLoader加载java核心API(ExtClassLoader和AppClassLoader也在此时被加载),然后调用ExtClassLoader加载扩展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。
        什么时候JVM会使用ClassLoader加载一个类呢?当你使用java去执行一个类,JVM使用ApplicationClassLoader加载这个类;然后如果类A引用了类B,不管是直接引用还是用Class.forName()引用,JVM就会找到加载类A的ClassLoader,并用这个ClassLoader来加载类B。JVM按照运行时的有效执行语句,来决定是否需要装载新类,从而装载尽可能少的类,这一点和编译类是不相同的。
Why use your own ClassLoader?
        似乎JVM自身的ClassLoader已经足够了,为什么我们还需要创建自己的ClassLoader呢?
因为JVM自带的ClassLoader只是懂得从本地文件系统加载标准的java class文件,如果编写你自己的ClassLoader,你可以做到:
1)在执行非置信 代码之前,自动验证数字签名
2)动态地创建符合用户特定需要的定制化构建类
3)从特定的场所取得java class,例如数据库中
4) 等等
        事实上当使用Applet的时候,就用到了特定的ClassLoader,因为这时需要从网络上加载java class,并且要检查相关的安全信息。
应用服务器大都使用了ClassLoader技术,即使你不需要创建自己的ClassLoader,了解其原理也有助于更好地部署自己的应用。


java应用环境中不同的class分别由不同的ClassLoader负责加载。
一个jvm中默认的classloader有Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、App ClassLoader,分别各司其职:


Bootstrap ClassLoader   负责加载java基础类,主要是 %JRE_HOME/lib/ 目录下的rt.jar、resources.jar、charsets.jar和class等
Extension ClassLoader    负责加载java扩展类,主要是 %JRE_HOME/lib/ext 目录下的jar和class
App ClassLoader          负责加载当前java应用的classpath中的所有类。

 

其中Bootstrap ClassLoader是JVM级别的,由C++撰写;Extension ClassLoader、App ClassLoader都是java类,都继承自URLClassLoader超类。
Bootstrap ClassLoader由JVM启动,然后初始化sun.misc.Launcher ,sun.misc.Launcher初始化Extension ClassLoader、App ClassLoader。

下图是ClassLoader的加载类流程图,以加载一个类的过程类示例说明整个ClassLoader的过程。

 



 Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、App ClassLoader三者的关系如下:

Bootstrap ClassLoader是Extension ClassLoader的parent,Extension ClassLoader是App ClassLoader的parent。

但是这并不是继承关系,只是语义上的定义,基本上,每一个ClassLoader实现,都有一个Parent ClassLoader。

 

可以通过ClassLoader的getParent方法得到当前ClassLoader的parent。Bootstrap ClassLoader比较特殊,因为它不是java class所以Extension ClassLoader的getParent方法返回的是NULL。

 

了解了ClassLoader的原理和流程以后,我们可以试试自定义ClassLoader。

 

关于自定义ClassLoader:

 

由于一些特殊的需求,我们可能需要定制ClassLoader的加载行为,这时候就需要自定义ClassLoader了.

自定义ClassLoader需要继承ClassLoader抽象类,重写findClass方法,这个方法定义了ClassLoader查找class的方式。

主要可以扩展的方法有:

findClass          定义查找Class的方式

defineClass       将类文件字节码加载为jvm中的class

findResource    定义查找资源的方式

 

如果嫌麻烦的话,我们可以直接使用或继承已有的ClassLoader实现,比如

 

  • java.net.URLClassLoader
  • java.security.SecureClassLoader
  • java.rmi.server.RMIClassLoader
  • sun.applet.AppletClassLoader

Extension ClassLoader 和 App ClassLoader都是java.net.URLClassLoader的子类。

这个是URLClassLoader的构造方法:

 

public URLClassLoader(URL[] urls, ClassLoader parent)

public URLClassLoader(URL[] urls)

 

urls参数是需要加载的ClassPath url数组,可以指定parent ClassLoader,不指定的话默认以当前调用类的ClassLoader为parent。


ClassLoader classLoader = new URLClassLoader(urls);
Thread.currentThread().setContextClassLoader(classLoader);
Class clazz=classLoader.loadClass("com.company.MyClass");//使用loadClass方法加载class,这个class是在urls参数指定的classpath下边。

Method taskMethod = clazz.getMethod("doTask", String.class, String.class);//然后我们就可以用反射做些事情了
taskMethod.invoke(clazz.newInstance(),"hello","world");

由于classloader 加载类用的是全盘负责委托机制。所谓全盘负责,即是当一个classloader加载一个Class的时候,这个Class所依赖的和引用的所有 Class也由这个classloader负责载入,除非是显式的使用另外一个classloader载入。

所以,当我们自定义的classloader加载成功了com.company.MyClass以后,MyClass里所有依赖的class都由这个classLoader来加载完成。

 

自定义ClassLoader在某些应用场景还是比较适用,特别是需要灵活地动态加载class的时候。

下面这篇文章列出了其中一种自定义ClassLoader的应用场景,有兴趣的同学可以参考下:

http://longdick.iteye.com/blog/332580


转载:http://longdick.iteye.com


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