向真正Java高手请教ant构建工具的类装载器问题

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Java Ant SUN F#Apache

问题概述：每个ClassLoader本身只能分别加载特定位置和目录中的类，但是，ClassLoader被设计成了一种委托模式，使得某一个ClassLoader可以委托它的父级类装载器去加载类，从而让应用程序可以借助某一个子级的ClassLoader去多个位置和目录中进行类的加载。这就好比“儿子”除了可以花自己的钱，他还可以花“父亲”的钱，“父亲”又可以花“父亲的父亲”的钱，所以，最终能通过“儿子”花出去的钱包括他历代前辈的钱。类装载器一级级委托到BootStrap类加载器，当BootStrap无法加载当前所要加载的类时，然后才一级级回退到子孙类装载器去进行真正的加载。当回退到最初的类装载器时，如果它自己也不能完成类的装载，那就应报告ClassNotFoundException异常。
现在的问题是，我编写了一个类装载器去加载特定目录中的类，使用java.exe测试这个类加载器时，测试结果完全正常，可以看到委托效果。而我使用ant工具去调用测试程序时，结果就有点问题了，我编写的类装载器似乎并没有委托其父级类加载器去加载类，而总是自己加载。由于本人才学疏浅，且实在没有精力去研究ant工具的源码，无法了解其类加载内部细节，现在特针对这个问题，向真正的java高手们请教。为了便于高手们快速了解我的问题所在，也便于一些中手们学习，我写出了详细的实验步骤，对于java新手，建议不要参与讨论了，免得我耽误了您宝贵时间。

1.源程序:MainClass.java
package cn.itcast;
public class MainClass
{
public static void main(String [] args)
{
ClassLoader loader = MainClass.class.getClassLoader();
//打印出当前的类装载器，及该类装载器的各级父类装载器
while(loader != null)
{
System.out.println(loader.getClass().getName());
loader = loader.getParent();
}
//加载AuxiliaryClass类
System.out.println(AuxiliaryClass.class.getName());
}

}
源程序:AuxiliaryClass.java
package cn.itcast;
public class AuxiliaryClass
{
}

<target name="compile" depends="init">
<javac destdir="${classes.dir}" >
<src path="${src.dir}" />
</javac>
</target>

<target name="run" depends="compile">
<java classname="cn.itcast.MyClassLoader">
<classpath>
<pathelement location="${classes.dir}"/>
</classpath>
</java>
</target>
</project>
4.进入project目录中运行ant，执行结果正常，如下：
org.apache.tools.ant.loader.AntClassLoader2
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
cn.itcast.AuxiliaryClass
5.修改build.xml文件，将最后名称为“run”的target（执行目标）修改成如下形式，即不设置其中的<classpath>子元素。
<target name="run" depends="compile">
<java classname="cn.itcast.MyClassLoader">

</java>
</target>
再次执行ant，将报告如下错误信息
Could not find cn.itcast.MainClass. Make sure you have it in your classpath
at org.apache.tools.ant.taskdefs.ExecuteJava.execute(ExecuteJava.java:170)
在执行ant的命令行窗口中设置classpath环境变量：
set CLASSPATH=f:\project\classes;
再次执行ant，执行结果正常，如下：
java.net.URLClassLoader
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
cn.itcast.AuxiliaryClass
这个实验说明CLASSPATH环境变量对ant起了作用，并且在这种情况下，类的加载入器不再是org.apache.tools.ant.loader.AntClassLoader2，而是java.net.URLClassLoader。
6.修改build.xml文件，让ant生成的AuxiliaryClass.class文件与MainClass文件位于不同的目录中，即结果目录如下：
f:\project
|__src
||__cn
| |__itcast
| |__MainClass.java
| |__AuxiliaryClass.java
|__build.xml
|__classes
| |__cn
| |__itcast
| |__MainClass.class
|__cn
|__itcast
|__AuxiliaryClass.class
修改后的build.xml文件内容如下：
<project name="antloader" default="run">
<property name="classes.dir" value="classes" />
<property name="src.dir" value="src" />
<property name="mainclass" value="cn.itcast.MainClass" />

<target name="init">
<mkdir dir="${classes.dir}" />
</target>

<target name="compile" depends="init">
<javac destdir="${classes.dir}" >
<src path="${src.dir}" />
<include name="cn/itcast/MainClass.java" />
</javac>
<delete file="${classes.dir}/cn/itcast/AuxiliaryClass.class" />
<javac destdir="." >
<src path="${src.dir}" />
<include name="cn/itcast/AuxiliaryClass.java" />
</javac>
</target>

<target name="run" depends="clean,compile">
<java classname="${mainclass}">

<arg line="${arg0} ${arg1}" />
</java>
</target>

<target name="clean">
<delete dir="${classes.dir}" />
</target>

</project>
因为第一个javac任务编译MainClass.java时，也会编译它引用的AuxiliaryClass.java文件，所以，增加了delete任务删除掉生成的AuxiliaryClass.class文件，然后再使用一个javac任务将AuxiliaryClass.java编译到另外一个目录中。java任务中也增加了一个<arg>子元素，用于为java虚拟机传递参数，在这一步暂时不需要这个元素，在下一步的实验中将使用这个元素。
再次执行ant，将报告如下错误信息
Could not find cn.itcast.Auxiliary. Make sure you have it in your classpath
at org.apache.tools.ant.taskdefs.ExecuteJava.execute(ExecuteJava.java:170)
在执行ant的命令行窗口中设置classpath环境变量，将编译后生成的AuxiliaryClass.class类所在的目录也加入进CLASSPATH环境变量中：
set CLASSPATH=f:\project\classes;f:\project;
再次执行ant，执行结果正常，如下：
java.net.URLClassLoader
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
cn.itcast.AuxiliaryClass
这个实验再次说明CLASSPATH环境变量对ant起了作用，将AuxiliaryClass.class放在了classpath环境变量指定的另外一个目录中，也可以被ant工具的java任务装载。
7.修改MainClass.java文件，让其扩展成一个类装载器，专门负责从一个特定的目录中去加载类。MainClass同时也作为一个启动运行类，在其main方法中通过MainClass这个类装载器加载AuxiliaryClass类。
源程序:MainClass.java
package cn.itcast;
import java.io.*;

public class MainClass extends ClassLoader
{
private String path = null;
public MainClass(String path)
{
//错误检查省略
this.path = path;
}

protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException
{
try
{
File f = new File(path,name.substring(name.lastIndexOf('.')+1) + ".class");
FileInputStream fis = new FileInputStream(f);
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
int b = 0;
while((b=fis.read()) != -1)
{
bos.write(b);
}
byte [] buf = bos.toByteArray();
fis.close();
bos.close();
return defineClass(name,buf,0,buf.length);
}catch(Exception e)
{
throw new ClassNotFoundException(name + "is not found!");
}
}

public static void main(String [] args) throws Exception
{
Class cls = new MainClass(args[1]).loadClass(args[0]);
ClassLoader loader = cls.getClassLoader();
//打印出的动态加载的AuxiliaryClass的类装载器，及该类装载器的各级父类装载器
while(loader != null)
{
System.out.println(loader.getClass().getName());
loader = loader.getParent();
}
}

}
按如下方式执行ant命令，其中第一个参数为要加载的类，第二个参数为到哪个目录中去加载如类。
ant -Darg0=cn.itcast.AuxiliaryClass -Darg1=cn\itcast
命令执行的结果为：
cn.itcast.MainClass
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
从第一行打印的内容上可以看到：AuxiliaryClass类的类装载器为MainClass。这个结果与我的预期不同，因为按照类加载器的委托机制，MailClass类加载器将先委托其父级类装载器AppClassLoader加载AuxiliaryClass，而AuxiliaryClass所在的目录f:\project已经在第6步中加入到了Classpath环境变量当中，AppClassLoader可以成功加载AuxiliaryClass，所以，第一行打印出来的类装载器应该是AppClassLoader。为了印证我的想法，我改用java.exe来执行上面的程序：
java cn.itcast.MainClass cn.itcast.AuxiliaryClass cn\itcast
执行结果如下：
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
可见，使用java.exe执行上面的程序时，AuxiliaryClass类的类装载器确实是MailClass类加载器的父级类加载器AppClassLoader。这就是我这次问题的内容：为什么在ant环境下运行，MailClass类加载器没有委托其父级类装载器AppClassLoader加载AuxiliaryClass类，而是自己加载了呢？就这个问题，本人向真正的Java高手们请教？请您帮忙解释一下原因。
8.为了印证类加载器的委托机制，我们重新设置CLASSPATH环境变量，该环境变量不再包含AuxiliaryClass所在的目录f:\project。
set CLASSPATH=f:\project\classes;
用cd命令进入f:\目录（避免当前目录的干扰），接着重复执行如下的java命令：
java cn.itcast.MainClass cn.itcast.AuxiliaryClass project\cn\itcast
执行结果如下：
cn.itcast.MainClass
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
可见，这次AuxiliaryClass类的类装载器是MailClass类，这是因为MailClass类装载器的父级类加载器AppClassLoader找不到AuxiliaryClass类，加载过程又退回到MailClass类装载器，MailClass类装载器从project\cn\itcast目录中成功找到AuxiliaryClass类，所以，这次打印出的类装载器为MailClass。