自定义class loader

原作者文章出处：自定义class loader

上图为JDK 8中ClassLoader的族谱，可见除了总所周知的AppClassLoader和ExtClassLoader外，JDK中还有很多其它ClassLoader，既然这么多ClassLoader存在，也就不那么神秘了，那么如何自定义ClassLoader了？最简单的方式当然是继承现有的ClassLoader实现类，避免重复发明轮子，所以我们先了解一下ClassLoader类的实现。

findClass方法：这是自定义class loader类必须覆盖的方法，用于告诉class loader到哪里去加载类，比如某个目录或者JAR URL等。参数name为要加载的类全名，如java.lang.String。该方法作为类加载的步骤之一被loadClass()方法调用。

    protected  Class findClass(String name)  throws  ClassNotFoundException {
        throw  new  ClassNotFoundException(name);
    }

loadClass方法：这是classloader加载类的入口方法，觉得方法实现代码写得很够清晰就全贴出来了，附加一张简单的活动图辅助说明方法逻辑。

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;
        }
    }

getParent方法：用于获取class loader的parent，没有返回null。

public  final  ClassLoader getParent()

findLoadedClass方法：返回已经加载的类。该方法直接调用本地方法实现。

protected  final  Class findLoadedClass(String name)

resolveClass方法：用于连接一个Class，如果已经连接则什么都不做。该方法直接调用本地方法实现。

protected  final  void  resolveClass(Class c)

defineClass方法：将字节码转换为Class实例，即加载.class文件后需要创建一个对应的java.lang.Class对象用于描述该Class。该方法直接调用本地方法实现。

protected  final  Class defineClass(String name,  byte [] b,  int  off,  int  len)

借一个图，理解更清晰点：

根据以上分析，自定义一个class loader 只需要集成ClassLoader类并覆盖findClass方法即可，我们也自己搞一个看看。

Car接口：

package  com.stevex.app.classloader;

public  interface  Car {
    public  void  run();
}

BMW类：

package  com.stevex.app.classloader;

public  class  BMW  implements  Car {

    public  void  run() {
        System.out.println( "BMW" );
    }

}

SteveClassLoader类：自定义的class loader类

package  com.stevex.app.classloader;

import  java.io.ByteArrayOutputStream;
import  java.io.IOException;
import  java.io.InputStream;

public  class  SteveClassLoader  extends  ClassLoader {
    @Override
    public  Class findClass(String name) {
        byte [] bt = loadClassData(name);
        return  defineClass(name, bt,  0 , bt.length);
    }

    private  byte [] loadClassData(String className) {
        // read class
        InputStream is = getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(
                className.replace( "." ,  "/" ) +  ".class" );
        ByteArrayOutputStream byteSt =  new  ByteArrayOutputStream();
        // write into byte
        int  len =  0 ;
        try  {
            while  ((len = is.read()) != - 1 ) {
                byteSt.write(len);
            }
        }  catch  (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // convert into byte array
        return  byteSt.toByteArray();
    }

}

SteveClassLoaderTest类：测试类，SteveClassLoader默认构造函数会设置System class loader为parent，测试时执行loadClass方法会发现BMW类是委托AppClassLoader加载的，所以AppClassLoader可以访问到，不会出错；

执行findClass2方法就会发生错误，因为我们直接使用SteveClassLoader加载BMW类，而不是委托给parent加载，根据class loader命名空间规则（简单来讲，每个class loader 都有自己唯一的命名空间，每个class loader 只能访问自己命名空间中的类，一个class可以被不同的class loader重复加载，但同一个class只能被同一个class loader加载一次，如果一个类是委托parent加载的，那么加载后，这个类就类似共享的，parent和child都可以访问到这个类，因为parent是不会委托child加载类的，所以child加载的类parent访问不到），子加载器的命名空间包含了parent加载的所有类，反过来则不成立，SteveClassLoaderTest类是AppClassLoader加载的，所以其看不见由SteveClassLoader加载的BMW类，但Car接口是可以访问的，所以赋给Car类型不会出错。

在findClass1方法中，我们直接使用反射调用run方法就没事了。

package  com.stevex.app.classloader;

import  java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import  java.lang.reflect.Method;

public  class  SteveClassLoaderTest {
    public  static  void  main(String[] args)  throws  InstantiationException,
            IllegalAccessException, NoSuchMethodException, SecurityException,
            IllegalArgumentException, InvocationTargetException, ClassNotFoundException {

        SteveClassLoader loader =  new  SteveClassLoader();

        loadClass(loader);

        findClass1(loader);

        //findClass2(loader);
    }

    private  static  void  findClass1(SteveClassLoader loader)  throws  InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        Class c = loader.findClass( "com.stevex.app.classloader.BMW" );
        System.out.println( "Loaded by :"  + c.getClassLoader());
        Object ob = c.newInstance();
        Method md = c.getMethod( "run" );
        md.invoke(ob);
    }

    private  static  void  loadClass(SteveClassLoader loader)
            throws  ClassNotFoundException, InstantiationException,
            IllegalAccessException {
        Class c = loader.loadClass( "com.stevex.app.classloader.BMW" );
        System.out.println( "Loaded by :"  + c.getClassLoader());

        Car car = (Car) c.newInstance();
        car.run();

        BMW bmw = (BMW) c.newInstance();
        bmw.run();
    }

    private  static  void  findClass2(SteveClassLoader loader)
            throws  InstantiationException,
            IllegalAccessException {
        Class c = loader.findClass( "com.stevex.app.classloader.BMW" );
        System.out.println( "Loaded by :"  + c.getClassLoader());
        Car car = (Car) c.newInstance();
        car.run();

        BMW bmw = (BMW) c.newInstance();
        bmw.run();
    }
}