锁定老帖子 主题:Java Class Loader
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作者 | 正文 |
发表时间:2011-04-17
类加载器(class loader)用来加载 Java 类到 Java 虚拟机中。Java 源程序(.java 文件)在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码(.class 文件)。类加载器负责读取 Java 字节代码,并转换成 java.lang.Class 类的一个实例。 2. ClassLoader Hierarchy JVM在加载类时,使用的是双亲委托模式(delegation model),也就是说除了Bootstrap ClassLoader之外,每个ClassLoader都有一个Parent ClassLoader。ClassLoader是按需进行加载class文件。当ClassLoader试图加载一个类时,首先检查本地缓冲,查看类是否已被加载,如果类没有被加载,尝试委托给父ClassLoader进行加载,如果父ClassLoader加载失败,才会由该ClassLoader进行加载,从而避免了重复加载的问题。一下为类装载器层次图: Bootstrap ClassLoader:负责加载java_home/lib目录下的核心类或- Xbootclasspath指定目录下的类。 Extension ClassLoader:负责加载java_home/lib/ext目录下的扩展类或 -Djava.ext.dirs 指定目录下的类。 System ClassLoader:负责加载-classpath/-Djava.class.path所指的目录下的类。 如果类App1在本地缓冲中没有class文件(没有被加载),那么它会自底向上依次查找是否已经加载了类,如果已经加载,则直接返回该类实例的引用。如果BootstrapClassLoader也未成功加载该类,那么会抛出异常,然后自顶向下依次尝试加载,如果到App1 ClassLoader还没有加载成功,那么会抛出ClassNotFoundException异常给调用者。 public static void main(String[] args) { ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader(); while(cl != null){ System.out.println(cl); System.out.println("parent class loader: " + cl.getParent()); cl = cl.getParent(); } } sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f parent class loader: sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@addbf1 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@addbf1 parent class loader: null 我们看到,当前系统类装载器为AppClassLoader,AppClassLoader的父类装载器是ExtClassLoader,ExtClassLoader的父装载器为null,表示为BootstrapClassLoader。BootstrapClassLoader由JVM采用本地代码实现,因此没有对应的Java类,所以ExtClassLoader的getParent()返回null。 ClassLoader的职责之一是保护系统名字空间。以下为ClassLoader类部分代码: private ProtectionDomain preDefineClass(String name, ProtectionDomain protectionDomain) { if (!checkName(name)) throw new NoClassDefFoundError("IllegalName: " + name); if ((name != null) && name.startsWith("java.")) { throw new SecurityException("Prohibited package name: " + name.substring(0, name.lastIndexOf('.'))); } if (protectionDomain == null) { protectionDomain = getDefaultDomain(); } if (name != null) checkCerts(name, protectionDomain.getCodeSource()); return protectionDomain; } 那么,当我们定义如下类Foo,虽然能够通过编译,但是会报java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang异常,因为我们试图将Foo类写入到java.lang包下。 package java.lang; public class Foo { public static void main(String args[]) throws Exception { Foo f = new Foo(); System.out.println(f.toString()); } } 3. 定制ClassLoader Java自带的ClassLoader类的定义为: public abstract class ClassLoader{ } 启动类加载器是JVM通过调用ClassLoader.loadClass()方法。 public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException { return loadClass(name, false); } 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) { c = parent.loadClass(name, false); } else { c = findBootstrapClass0(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { // If still not found, then invoke findClass in order // to find the class. c = findClass(name); } } if (resolve) { resolveClass(c); } return c; } protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { throw new ClassNotFoundException(name); } loadClass(String name, boolean resolve)方法中的resolve如果为true,表示分析这个Class对象,包括检查Class Loader是否已经初始化等。loadClass(String name) 在加载类之后不会对该类进行初始化,直到第一次使用该类时,才会对该类进行初始化。 那么,我们在定制ClassLoader的时候,通常只需要覆写findClass(String name)方法。在findClass(String name)方法内,我们可以通过文件、网络(URL)等形式获取字节码。以下为获取字节码的方法: public InputStream getResourceAsStream(String name); public URL getResource(String name); public InputStream getResourceAsStream(String name); public Enumeration<URL> getResources(String name) throws IOException; 在取得字节码后,需要调用defineClass()方法将字节数组转换成Class对象,该方法签名如下: protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len, ProtectionDomain protectionDomain) throws ClassFormatError 对于相同的类,JVM最多会载入一次。如果同一个class文件被不同的ClassLoader载入(定义),那么载入后的两个类是完全不同的。 public class Foo{ // private static final AtomicInteger COUNTER = new AtomicInteger(0); public Foo() { System.out.println("counter: " + COUNTER.incrementAndGet()); } public static void main(String args[]) throws Exception { URL urls[] = new URL[]{new URL("file:/c:/")}; URLClassLoader ucl1 = new URLClassLoader(urls); URLClassLoader ucl2 = new URLClassLoader(urls); Class<?> c1 = ucl1.loadClass("Foo"); Class<?> c2 = ucl2.loadClass("Foo"); System.out.println(c1 == c2); c1.newInstance(); c2.newInstance(); } } 以上程序需要保证Foo.class文件不在classpath路径下。从而使AppClassLoader无法加载Foo.class。 输出结果: false counter: 1 counter: 1 4. Web应用的ClassLoader 绝大多数的EJB容器,Servlet容器等都会提供定制的ClassLoader,来实现特定的功能。但是通常情况下,所有的servlet和filter使用一个ClassLoader。每个jsp都使用一个独立的ClassLoader。 5. 隐式(implicit)和显示(explicit)的加载 隐式加载:我们使用new关键字实例化一个类,就是隐身的加载了类。 显示加载分为两种: java.lang.Class的forName()方法; java.lang.ClassLoader的loadClass()方法。 Class.forName()方法有两个重载的版本: public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException { return forName0(className, true, ClassLoader.getCallerClassLoader()); } public static Class<?> forName(String name, boolean initialize, ClassLoader loader) throws ClassNotFoundException 可以看出,forName(String className)默认以true和ClassLoader.getCallerClassLoader()调用了三参数的重载方法。ClassLoader.getCallerClassLoader()表示以caller class loader加载类,并会初始化类(即静态变量会被初始化,静态初始化块中的代码也会被执行)。如果以false和ClassLoader.getCallerClassLoader()调用三参数的重载方法,表示加载后的类不会被初始化。 ClassLoader.loadClass()方法在类加载后,也同样不会初始化类。 6. 两个异常(exception) NoClassDefFoundError: 当java源文件已编译成.class文件,但是ClassLoader在运行期间搜寻路径load某个类时,没有找到.class文件则抛出这个异常。 ClassNotFoundException: 试图通过一个String变量来创建一个Class类时不成功则抛出这个异常 声明:ITeye文章版权属于作者,受法律保护。没有作者书面许可不得转载。
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发表时间:2011-04-17
尝试过看ClassLoader,Reflection的实现,里面全是native code,由于C++太烂不得不放弃
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发表时间:2011-04-18
fivestarwy 写道 尝试过看ClassLoader,Reflection的实现,里面全是native code,由于C++太烂不得不放弃
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发表时间:2011-04-19
不错 have studied
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发表时间:2011-04-19
tcray 写道 不错 have studied
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发表时间:2011-04-19
正在学习CLASSLOADER,此文章拜读了...感谢LZ分享精神。继续在JAVA道路上前行
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发表时间:2011-04-19
虽然这类帖子在IE上已经数不胜数了,不过对于刚工作不到一年的偶,每次看一下还是有些收获的。貌似是LZ自己总结和写出来的,投这么多新手帖真的是不应该的啊
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发表时间:2011-04-19
引用 如果BootstrapClassLoader也未成功加载该类,那么会抛出异常,然后自顶向下依次尝试加载,
BootstrapClassLoader是最顶层的啊。它加载不成功,应该交给他的下一层尝试加载啊?为什么要抛异常呢? |
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发表时间:2011-04-19
xsxjb 写道 引用 如果BootstrapClassLoader也未成功加载该类,那么会抛出异常,然后自顶向下依次尝试加载,
BootstrapClassLoader是最顶层的啊。它加载不成功,应该交给他的下一层尝试加载啊?为什么要抛异常呢? 抛出ClassNotFoundException异常 |
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发表时间:2011-04-19
chinpom 写道 虽然这类帖子在IE上已经数不胜数了,不过对于刚工作不到一年的偶,每次看一下还是有些收获的。貌似是LZ自己总结和写出来的,投这么多新手帖真的是不应该的啊
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