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深入探讨Java类加载器

ericquan8
 ericquan8
发布于 2015/02/20 00:32
字数 1081
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    本篇文章主要是详细写一下个人对Java ClassLoader的理解。

    首先回顾一下,java虚拟机载入java类的步骤:java文件经过编译器编译后变成字节码文件(.class文件),类加载器(ClassLoader)读取.class文件,并且转换成java.lang.Class的一个实例,最后通过newInstance方法创建该类的一个对象。ClassLoader的作用就是根据一个类名,找到对应的字节码,根据这些字节码定义出对应的类,该类就是java.lang.Class的一个实例。


类加载器的组织结构

    java有三个初始类加载器,当java虚拟机启动时,它们会按照以下顺序启动:bootstrap classloader -> extension classloader -> system classloader。三者的关系:bootstrap classloader是extension classloader的parent,extension classloader是system classloader的parent。

bootstrap classloader

    它是最原始的类加载器,并不是由java代码写的,是由原生代码编写的。Java有一次编译、所有平台运行的效果,就是因为它写了一份功能相同,但针对不同平台不同语言实现的底层代码。它负责加载java核心库,大家可运行以下代码,看看自己本地的java核心库在哪里:

URL[] urls=sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for (int i = 0; i < urls.length; i++) {
	System.out.println(urls[i].toExternalForm());
}

本人的运行结果:

file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/lib/resources.jar
file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/lib/rt.jar
file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/lib/jsse.jar
file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/lib/jce.jar
file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/lib/charsets.jar
file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/lib/modules/jdk.boot.jar
file:/home/eric/jdk1.6.0_35/jre/classes

extension classloader

    它用来加载JRE的扩展目录(JAVA_HOME/jre/lib/ext或java.ext.dirs系统属性指定的)JAR的类包。注意,因为它是bootstrap classloader加载的,所以当你运行:

ClassLoader extensionClassloader=ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent();
System.out.println("the parent of extension classloader : "+extensionClassloader.getParent());

输出的是:the parent of extension classloader : null

system classloader

它用于加载classpath目录下的jar包,我们写的java类,一般都是由它加载,除非你自己制定个人的类加载器。


全盘负责委托机制

classloader加载类时,使用全盘负责委托机制,可以分开两部分理解:全盘负责,委托。

全盘负责机制:若类A调用了类B,则类B和类B所引入的所有jar包,都由类A的类加载器统一加载。

委托机制:类加载器在加载类A时,会优先让父加载器加载,当父加载器加载不到,再找父父加载器,一直找到bootstrap  classloader都找不到,才自己去相关的路径去寻找加载。以下是ClassLoader的源码:

protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
	throws ClassNotFoundException
    {
	// First, check if the class has already been loaded
	Class c = findLoadedClass(name);
	if (c == null) {
	    try {
		if (parent != null) {
		    //从父加载器加载
		    c = parent.loadClass(name, false);
		} else {
		    //从bootstrap loader加载
		    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.
	        c = findClass(name);
	    }
	}
	if (resolve) {
	    resolveClass(c);
	}
	return c;
    }

举个例子,类加载器加载类A的过程:

1,判断是否已经加载过,在cache里面查找,若有,跳7;否则下一步

2,判断当前加载器是否有父加载器,若无,则当前为ext classloader,跳去4;否则下一步

3,请求父加载器加载该类,若加载成功,跳7;若不成功,即父加载器不能找到该类,跳2

4,请求jvm的bootstrap classloader加载,若加载成功,跳7;若失败,跳5

5,当前加载器自己加载,若成功,跳7;否则,跳6

6,抛出ClassNotFoundException

7,返回Class


编写自己的类加载器

    Java加载类的过程,实质上是调用loadClass()方法,loadClass中调用findLoadedClass()方法来检查该类是否已经被加载过,如果没有就会调用父加载器的loadClass(),如果父加载器无法加载该类,就调用findClass()来查找该类。

    所以我们要做的就是新建MyClassLoader继承java.lang.ClassLoader,重写其中的findClass()方法。主要是重新设计查找字节码文件的方案,然后调用definedClass来返回。

    本人写了一个demo,用自己的类加载器去加载指定java文件,且带有热部署效果,具体请查看以下url。

    Demo地址:http://git.oschina.net/ericquan8/hot-deploy


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