Java 动态加载

第一部分：Java虚拟机启动时，关于类加载方面的一些动作

当使用java ProgramName.class运行程序时，Java找到JRE，接着找到jvm.dll，把该动态库载入内存，这就是JVM。然后加载其它动态库， 并激活JVM。JVM激活之后会进行一些初始化工作，之后生成BootstrapLoader，该Class Loader是由C++写的。BootstrapLoader加载Launcher.java中的ExtClassLoader，并设定其Parent为 null，意思是ExtClassLoader的Parent Class Loader就是BootstrapLoader。然后BootstrapLoader又加载Launcher.java中的 AppClassLoade，并设定其Parent Class Loader是ExtClassLoader。不过如果调用ExtClassLoader的getParent( )方法，则返回的是null。这两个Class Loader都是以静态类的形式存在，并且都是用Java编写的。

这三个Class Loader它们都有自己的类查找路径：

BootstrapLoader: sun.boot.class.path

ExtClassLoader: java.ext.dirs

AppClassLoader: java.class.path

以上三个路径都是Java的系统属性，可以通过System.getProperty(String key)方法来查看其设置：

System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));

 

现在看看每一种属性输出后的值，从而可以发现每种Class Loader分别负责哪些类的装载：

key: sun.boot.class.path

String: %JAVA_HOME%\lib\resources.jar, rt.jar, sunrsasign.jar, jsse.jar, jce.jar, charsets.jar,

          %JAVA_HOME%\classes

 

key: java.ext.dirs

String: %JAVA_HOME%\lib\ext, %Windows%\sun\java\lib\ext

 

key: java.class.path

String: 程序的入口文件类所在的目录

 

由此可见，BootstrapLoader负责Java核心类（所有以java.*开头的类）。ExtClassLoader负责加载扩展类（所以以javax.*开头的类以及存在ext目录下的类）。AppClassLoader负责加载应用程序自身的类。

 

第二部分：Java的类加载机制。Java是如何加载类的，其流程。

类加载按照加载时机，是否自动加载分为两种：预先加载和按需加载。

预先加载的类是在JVM启动之后，应用程序运行之前。至少包含rt.jar中的所有类。

按需加载则是在应用程序运行之后，在程序运行过程中，JVM遇到一个还未被装载的类，这时由Class Loader把该类载入内存。

 

类加载按照方式来分，也是两种：隐式加载和显式加载。

隐式加载是通过new的方式，在类初始化时由JVM根据相应的Class Loader将类载入。

显式加载则是程序员在代码中显式利用某个Class Loader将类载入。

 

JVM自动装载类的算法是这样的：如果Class A的实例引用了Class B的实例，则在默认情况下，JVM会先找到Class A的Class Loader，然后用该Class Loader来装载Class B。

 

Class Loader装载类的一般算法如下：

Background: Class Loader是按照层次关系组织起来的，每一个Class Loader都有一个Parent。如果在创建Class Loader时不显式指定其父Class Loader，JVM会把系统Class Loader指定为该Class Loader的Parent。每一个Class Loader都有自己对应的Loaded Class Cache，换句话说，Loaded Class Cache由两部分组成：ClassLoader，以及由它加载的Class类名。

1. 检查这个类是否已经被加载进去了
2. 如果还没有加载，调用父对象加载该类
3. 如果父对象无法加载，调用本对象的findClass()取得这个类。

所以当创建自己的Class Loader时，只需要重载findClass()方法。

Java 1.2之后，类的装载采用委托模式。

一个已经加载的类是无法被更新的，如果试图用同一个ClassLoader再次加载 同一个类，会得到异常java.lang.LinkageError: duplicate class definition。只能够重新创建一个新的ClassLoader实例来再次加载新类。

 

第三部分：定义自己的Class Loader

为什么要使用自己的ClassLoader？
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，如果编写自己的ClassLoader，可以

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，例如数据库和网络。

当创建自己的ClassLoader时，需要继承java.lang.ClassLoader或者它的子类。在实例化每个ClassLoader对 象时，需要指定一个父对象；如果没有的话，系统自动指定ClassLoader.getSystemClassLoader()为父对象。

第四部分：程序中显示加载并实例化类的几种方式：

1) 使用Class类

Class foo = Class.forName(String ClassTypeName);  // 通过调用ClassLoa der.getCallerClassLoader( )得到当前Class Loader，然后查找并载入ClassTypeName。

or

Class foo = Class.forName(String ClassTypeName, boolean initialize, ClassLoader loader)  // 显式指定用哪个Class Loader来查找并载入ClassTypeName。

 

ClassTypeName boo = (ClassTypeName) foo.newInstance( );

 

2) 通过ClassLoader的子类针对不同情况装载类，比如java.net.URLClassLoader等。

 

获取当前ClassLoader的方法：

ClassLoader foo = Thread.currentTread().getCoontextClassLoader();

第五部分： Class.forName()与ClassLoader.loadClass()的区别

Class clazz = Class.forName("XXX.XXX");
与
ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
Class clazz = cl.loadClass("XXX.XXX");
都可以装载一个类那么他们的区别是什么呢？
进一步研究Class.forName()是调用
Class.forName(name, initialize, loader); 也就是Class.forName("XXX.XXX"); 等同与 Class.forName("XXX.XXX", true, CALLCLASS.class.getClassLoader());

第二次参数表示装载类的时候是否初始化该类， 即调用类的静态块的语句及初始化静态成员变量。

Class clazz = cl.loadClass("XXX.XXX"); 没有指定是否初始化的选项。只有执行clazz.newInstance()；时才能够初始化类。可以说 Class.forName("XXX.XXX", false, cl)执行过程是一致的。只是ClassLoader.loadClass()是更底 层的操作。

看一下JDBC驱动的装载。
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbcurl");
当调用Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");是Driver已经被初始化并注册到DriverManager中。MySQL Driver的代码
public class Driver extends NonRegisteringDriver
implements java.sql.Driver
{

public Driver()
throws SQLException
{
}

static 
{
try
{
DriverManager.registerDriver(new Driver());
}
catch(SQLException E)
{
throw new RuntimeException("Can't register driver!");
}
}
}
改修JDBC驱动的装载
ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
Class clazz = cl.loadClass("com.mysql.jdbc.Driver");
clazz.newInstance();
Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbcurl");
同样可以执行。

进一步说：

Class .forName是从指定的classloader中装载类,如果没有指定,也就是一个参数的时候,是从装载当前对象实例所在的classloader中装载类.
而ClassLoader的实例调用loadclass方法,是指从当前ClassLoader实例中调用类,而这个实例与装载当前所在类实例的Classloader也许不是同一个 .
举个例子吧, 有A,B , C两个ClassLoader , 当前运行的类D的实例是d(装载它的是A) ,  如果D中使用Class .forName那么就是使用的ClassLoader就是A,当然,也可以指定为B. 而如果D中代码找到的ClassLoader实例是C,那么就是用D来装载所指定的类.

为什么要用不同的ClassLoader 装载？
举例来说：如果在Class 被载入的过程中，你希望使用在自己的Class Loader来实现特定的操作，请使用ClassLoader方式。

貌似CGLib之类的bytecode generation框架很多地方会使用指定特殊ClassLoader的方式。
使用多个classloader的情况非常常见,比如说我们的app server,那么都是这样的. 在Web与EJB间, 他们的classLoader就是不同的,这样做的目的就是为了避免两者间类装载的相互干扰.

再举个例子：
Static初始化区块在什么时候被调用的问题？
Public A{Static{System.out.println(“HaHaHa”);}}
Class.forName(“A”);
Class.forName(“A”,false, ClassLoader.getSystemClassLoader());
看看奥妙在哪里？Java ClassLoader机制和原理又是如何？
程序示例：
public class A {
static { System.out.println("A`static is executed!");}
public A() {System.out.println("A`construct is executed!");}
public void show(){System.out.println("A`method is executed!");}
}
调用程序1：
Class c = Class.forName("A");
Method m = c.getMethod("show", new Class[0]);
System.out.println("A`test is executed!");
Object obj = c.newInstance();
m.invoke(obj, new Object[0]);
执行结果：
A`static is executed!
A`test is executed!
A`construct is executed!
A`method is executed!
调用程序2：
Class c = ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("A");
System.out.println("A`test is executed!");
Method m = c.getMethod("show", new Class[0]);
Object obj = c.newInstance();
m.invoke(obj, new Object[0]);
执行结果：
A`test is executed!
A`static is executed!
A`construct is executed!
A`method is executed!
可见执行顺序为先执行 static｛｝块中的代码，然后执行构造函数，之后才是方法的调用。
classloader的两种载入方式:
1)pre-loading预先载入,载入基础 类
2)load-on-demand按需求载入
java动态载入class的两种方式:
1)implic it隐式,即利用实例化才载入的特性来动态载入class
2)explic it显式方式,又分两种方式:
a)java.lang.Class的forName()方法  （上述调用程序1采用此方式载入）
b)java.lang.ClassLoader的loadClass()方法（上述调用程序2采用此方式载入）
static块在什么时候执行?
当调用forName(String)载入class时执行,( 这个过程在类的所有父类中递归地调用)
如果调用ClassLoader.loadClass并不会执行.
forName(String,false,ClassLoader)时也不会执行.
如果载入Class时没有执行static块则在第一次实例化时执行.比如new ,Class.newInstance()操作
static块仅执行一次