Java类加载器及自定义
Java类加载器的作用是寻找类文件，然后加载Class字节码到JVM内存中，链接（验证、准备、解析）并初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型。
类加载器种类
有两种类加载器：
1 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）
由C++语言实现（针对HotSpot VM）,负责将存放在
2 其他类加载器（Java语言实现）
1）扩展类加载器（Extension ClassLoader）
负责加载
2）应用程序类加载器（Application ClassLoader），或者叫系统类加载器
负责加载用户类路径（classpath）上的指定类库，我们可以直接使用这个类加载器。一般情况，如果我们没有自定义类加载器默认就是用这个加载器。
3）自定义类加载器
通过继承ClassLoader类实现，主要重写findClass方法。
类加载器使用顺序
在JVM虚拟机中，如果一个类加载器收到类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器完成。每个类加载器都是如此，只有当父加载器在自己的搜索范围内找不到指定的类时（即ClassNotFoundException），子加载器才会尝试自己去加载。
也就是说，对于每个类加载器，只有父类（依次递归）找不到时，才自己加载 。这就是双亲委派模型。
为什么需要双亲委派模型呢？这可以提高Java的安全性，以及防止程序混乱。
提高安全性方面：
假设我们使用一个第三方Jar包，该Jar包中自定义了一个String类，它的功能和系统String类的功能相同，但是加入了恶意代码。那么，JVM会加载这个自定义的String类，从而在我们所有用到String类的地方都会执行该恶意代码。
如果有双亲委派模型，自定义的String类是不会被加载的，因为最顶层的类加载器会首先加载系统的java.lang.String类，而不会加载自定义的String类，防止了恶意代码的注入。
防止程序混乱
假设用户编写了一个java.lang.String的同名类，如果每个类加载器都自己加载的话，那么会出现多个String类，导致混乱。如果本加载器加载了，父加载器则不加载，那么以哪个加载的为准又不能确定了，也增加了复杂度。
自定义类加载器
我们可以自定义类加载器，只需继承ClassLoader抽象类，并重写findClass方法（如果要打破双亲委派模型，需要重写loadClass方法）。原因可以查看ClassLoader的源码：
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;
}
}
这个是ClassLoader中的loadClass方法，大致流程如下：
1）检查类是否已加载，如果是则不用再重新加载了；
2）如果未加载，则通过父类加载（依次递归）或者启动类加载器（bootstrap）加载；
3）如果还未找到，则调用本加载器的findClass方法；
以上可知，类加载器先通过父类加载，父类未找到时，才有本加载器加载。
因为自定义类加载器是继承ClassLoader，而我们再看findClass方法：
protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
throw new ClassNotFoundException(name);
}
可以看出，它直接返回ClassNotFoundException。
因此，自定义类加载器必须重写findClass方法。
自定义类加载器示例代码：
类加载器HClassLoader：
class HClassLoader extends ClassLoader {
private String classPath;
public HClassLoader(String classPath) {
this.classPath = classPath;
}
@Override
protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
try {
byte[] data = loadByte(name);
return defineClass(name, data, 0, data.length);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
throw new ClassNotFoundException();
}
}
/**
* 获取.class的字节流
*
* @param name
* @return
* @throws Exception
*/
private byte[] loadByte(String name) throws Exception {
name = name.replaceAll("\\.", "/");
FileInputStream fis = new FileInputStream(classPath + "/" + name + ".class");
int len = fis.available();
byte[] data = new byte[len];
fis.read(data);
fis.close();
// 字节流解密
data = DESInstance.deCode("1234567890qwertyuiopasdf".getBytes(), data);
return data;
}
}
被加载的类Car：
public class Car {
public Car() {
System.out.println("Car:" + getClass().getClassLoader());
System.out.println("Car Parent:" + getClass().getClassLoader().getParent());
}
public String print() {
System.out.println("Car:print()");
return "carPrint";
}
}
测试代码：
@Test
public void testClassLoader() throws Exception {
HClassLoader myClassLoader = new HClassLoader("e:/temp/a");
Class clazz = myClassLoader.loadClass("com.ha.Car");
Object o = clazz.newInstance();
Method print = clazz.getDeclaredMethod("print", null);
print.invoke(o, null);
}
以上代码，展示了自定义类加载器加载类的方法。
需要注意的是：
执行测试代码前，必须将Car.class文件移动到e:/temp/a下，并且按包名建立层级目录（这里为com/ha/）。因为如果不移动Car.class文件，那么Car类会被AppClassLoader加载（自定义类加载器的parent是AppClassLoader）。
自定义类加载器的应用
上面介绍了Java类加载器的相关知识。对于自定义类加载器，哪里可以用到呢？
主流的Java Web服务器，比如Tomcat，都实现了自定义的类加载器。因为它要解决几个问题：
1）Tomcat上可以部署多个不同的应用，但是它们可以使用同一份类库的不同版本。这就需要自定义类加载器，以便对加载的类库进行隔离，否则会出现问题；
2）对于非.class的文件，需要转为Java类，就需要自定义类加载器。比如JSP文件。
这里举一个其它的例子：Java核心代码的加密。
假设我们项目当中，有一些核心代码不想让别人反编译看到。当前知道有两种方法，一种是通过代码混淆（推荐Allatori，商用收费）；一种是自己编写加密算法，对字节码加密，加大反编译难度。
代码混淆如果用Allatori，比较简便。注意控制自己编写类的访问权限即可。接口用public，内部方法用private，其他的用默认的（即不加访问修饰符）或者protected。代码混淆这里不过多说明，这里主要介绍一下字节码加密。
大概的流程可以如下：
.class加密代码：
@Test
public void testEncode() {
String classFile = "e:/temp/a/com/ha/Car.class";
FileInputStream fis = null;
try {
fis = new FileInputStream(classFile);
int len = fis.available();
byte[] data = new byte[len];
fis.read(data);
fis.close();
data = DESInstance.enCode("1234567890qwertyuiopasdf".getBytes(), data);
String outFile = "e:/temp/a/com/ha/EnCar.class";
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(outFile);
fos.write(data);
fos.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
类加载器中解密，查看上文中的：
// 字节流解密
data = DESInstance.deCode("1234567890qwertyuiopasdf".getBytes(), data);
加解密工具类：
public class DESInstance {
private static String ALGORITHM = "DESede";
/**
* 加密
*
* @param key
* @param src
* @return
*/
public static byte[] enCode(byte[] key, byte[] src) {
byte[] value = null;
SecretKey deskey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, deskey);
value = cipher.doFinal(src);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return value;
}
/**
* 解密
*
* @param key
* @param src
* @return
*/
public static byte[] deCode(byte[] key, byte[] src) {
byte[] value = null;
SecretKey deskey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, deskey);
value = cipher.doFinal(src);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return value;
}
}
注意秘钥是24位，否则会报错：
java.security.InvalidKeyException: Invalid key length
如果解密密码错误，则是如下错误：
javax.crypto.BadPaddingException: Given final block not properly padded
当然，这样做还是会被反编译破解，要加大难度，还需要其他处理的。