Java中ClassLoader類(lèi)加載學(xué)習(xí)總結(jié)

更新時(shí)間：2017年12月18日 14:27:50 投稿：laozhang

本篇文章主要給大家講述了Java中ClassLoader類(lèi)加載的原理以及用法總結(jié)，一起學(xué)習(xí)下。

雙親委派模型

類(lèi)加載這個(gè)概念應(yīng)該算是Java語(yǔ)言的一種創(chuàng)新，目的是為了將類(lèi)的加載過(guò)程與虛擬機(jī)解耦，達(dá)到”通過(guò)類(lèi)的全限定名來(lái)獲取描述此類(lèi)的二進(jìn)制字節(jié)流“的目的。實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的代碼模塊就是類(lèi)加載器。類(lèi)加載器的基本模型就是大名鼎鼎的雙親委派模型(Parents Delegation Model)。聽(tīng)上去很牛掰，其實(shí)邏輯很簡(jiǎn)單，在需要加載一個(gè)類(lèi)的時(shí)候，我們首先判斷該類(lèi)是否已被加載，如果沒(méi)有就判斷是否已被父加載器加載，如果還沒(méi)有再調(diào)用自己的findClass方法嘗試加載。基本的模型就是這樣(盜圖侵刪)：

實(shí)現(xiàn)起來(lái)也很簡(jiǎn)單，重點(diǎn)就是ClassLoader類(lèi)的loadClass方法，源碼如下：

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) {
      
      Class(c);
    }
    return c;
  }
}

突然感覺(jué)被逗了，怎么默認(rèn)直接就拋了異常呢？其實(shí)是因?yàn)镃lassLoader這個(gè)類(lèi)是一個(gè)抽象類(lèi)，實(shí)際在使用時(shí)候會(huì)寫(xiě)個(gè)子類(lèi)，這個(gè)方法會(huì)按照需要被重寫(xiě)，來(lái)完成業(yè)務(wù)需要的加載過(guò)程。

自定義ClassLoader

在自定義ClassLoader的子類(lèi)時(shí)候，我們常見(jiàn)的會(huì)有兩種做法，一種是重寫(xiě)loadClass方法，另一種是重寫(xiě)findClass方法。其實(shí)這兩種方法本質(zhì)上差不多，畢竟loadClass也會(huì)調(diào)用findClass，但是從邏輯上講我們最好不要直接修改loadClass的內(nèi)部邏輯。

個(gè)人認(rèn)為比較好的做法其實(shí)是只在findClass里重寫(xiě)自定義類(lèi)的加載方法。

為啥說(shuō)這種比較好呢，因?yàn)榍懊嫖乙舱f(shuō)道，loadClass這個(gè)方法是實(shí)現(xiàn)雙親委托模型邏輯的地方，擅自修改這個(gè)方法會(huì)導(dǎo)致模型被破壞，容易造成問(wèn)題。因此我們最好是在雙親委托模型框架內(nèi)進(jìn)行小范圍的改動(dòng)，不破壞原有的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。同時(shí)，也避免了自己重寫(xiě)loadClass方法的過(guò)程中必須寫(xiě)雙親委托的重復(fù)代碼，從代碼的復(fù)用性來(lái)看，不直接修改這個(gè)方法始終是比較好的選擇。

當(dāng)然，如果是刻意要破壞雙親委托模型就另說(shuō)。

破壞雙親委托模型

為什么要破壞雙親委托模型呢？

其實(shí)在某些情況下，我們可能需要加載兩個(gè)不同的類(lèi)，但是不巧的是這兩個(gè)類(lèi)的名字完全一樣，這時(shí)候雙親委托模型就無(wú)法滿(mǎn)足我們的要求了，我們就要重寫(xiě)loadClass方法破壞雙親委托模型，讓同一個(gè)類(lèi)名加載多次。當(dāng)然，這里說(shuō)的破壞只是局部意義上的破壞。

但是類(lèi)名相同了，jvm怎么區(qū)別這兩個(gè)類(lèi)呢？顯然，這并不會(huì)造成什么世界觀(guān)的崩塌，其實(shí)類(lèi)在jvm里并不僅是通過(guò)類(lèi)名來(lái)限定的，他還屬于加載他的ClassLoader。由不同ClassLoader加載的類(lèi)其實(shí)是互不影響的。

做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

我們先寫(xiě)兩個(gè)類(lèi):

package com.mythsman.test;
public class Hello {
  public void say() {
    System.out.println("This is from Hello v1");
  }
}

package com.mythsman.test;
public class Hello {
  public void say() {
    System.out.println("This is from Hello v2");
  }
}

兩個(gè)類(lèi)名字一樣，唯一的區(qū)別是方法的實(shí)現(xiàn)不一樣。我們先分別編譯，然后把生成的class文件重命名為Hello.class.1和Hello.class.2。

我們的目的是希望能在測(cè)試類(lèi)里分別創(chuàng)建這兩個(gè)類(lèi)的實(shí)例。

接著我們新建一個(gè)測(cè)試類(lèi)com.mythsman.test.Main，在主函數(shù)里創(chuàng)建兩個(gè)自定義的ClassLoader：

ClassLoader classLoader1=new ClassLoader() {
  @Override
  public Class<?> loadClass(String s) throws ClassNotFoundException {
    try {
      if (s.equals("com.mythsman.test.Hello")) {
        byte[] classBytes = Files.readAllBytes(Paths.get("/home/myths/Desktop/test/Hello.class.1"));
        return defineClass(s, classBytes, 0, classBytes.length);
      }else{
        return super.loadClass(s);
      }
    }catch (IOException e) {
      throw new ClassNotFoundException(s);
    }
  }
};
ClassLoader classLoader2=new ClassLoader() {
  @Override
  public Class<?> loadClass(String s) throws ClassNotFoundException {
    try {
      if (s.equals("com.mythsman.test.Hello")) {
        byte[] classBytes = Files.readAllBytes(Paths.get("/home/myths/Desktop/test/Hello.class.2"));
        return defineClass(s, classBytes, 0, classBytes.length);
      }else{
        return super.loadClass(s);
      }
    }catch (IOException e) {
      throw new ClassNotFoundException(s);
    }
  }
};

這兩個(gè)ClassLoader的用途就是分別關(guān)聯(lián)Hello類(lèi)的兩種不同字節(jié)碼，我們需要讀取字節(jié)碼文件并通過(guò)defineClass方法加載成class。注意我們重載的是loadClass方法，如果是重載findClass方法那么由于loadClass方法的雙親委托處理機(jī)制，第二個(gè)ClassLoader的findClass方法其實(shí)并不會(huì)被調(diào)用。

那我們?cè)趺瓷蓪?shí)例呢？顯然我們不能直接用類(lèi)名來(lái)引用(名稱(chēng)沖突)，那就只能用反射了：

Object helloV1=classLoader1.loadClass("com.mythsman.test.Hello").newInstance();
Object helloV2=classLoader2.loadClass("com.mythsman.test.Hello").newInstance();
helloV1.getClass().getMethod("say").invoke(helloV1);
helloV2.getClass().getMethod("say").invoke(helloV2);

輸出：

This is from Hello v1
This is from Hello v2

OK，這樣就算是完成了兩次加載，但是還有幾個(gè)注意點(diǎn)需要關(guān)注下。

兩個(gè)類(lèi)的關(guān)系是什么

顯然這兩個(gè)類(lèi)并不是同一個(gè)類(lèi)，但是他們的名字一樣，那么類(lèi)似isinstance of之類(lèi)的操作符結(jié)果是什么樣的呢：

System.out.println("class:"+helloV1.getClass());
System.out.println("class:"+helloV2.getClass());
System.out.println("hashCode:"+helloV1.getClass().hashCode());
System.out.println("hashCode:"+helloV2.getClass().hashCode());
System.out.println("classLoader:"+helloV1.getClass().getClassLoader());
System.out.println("classLoader:"+helloV2.getClass().getClassLoader());

輸出：

class:class com.mythsman.test.Hello
class:class com.mythsman.test.Hello
hashCode:1581781576
hashCode:1725154839
classLoader:com.mythsman.test.Main$1@5e2de80c
classLoader:com.mythsman.test.Main$2@266474c2

他們的類(lèi)名的確是一樣的，但是類(lèi)的hashcode不一樣，也就意味著這兩個(gè)本質(zhì)不是一個(gè)類(lèi)，而且他們的類(lèi)加載器也不同(其實(shí)就是Main的兩個(gè)內(nèi)部類(lèi))。

這兩個(gè)類(lèi)加載器跟系統(tǒng)的三層類(lèi)加載器是什么關(guān)系

以第一個(gè)自定義的類(lèi)加載器為例：

System.out.println(classLoader1.getParent().getParent().getParent());
System.out.println(classLoader1.getParent().getParent());
System.out.println(classLoader1.getParent());
System.out.println(classLoader1 );
System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader());

輸出：

null
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@60e53b93
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
com.mythsman.test.Main$1@5e2de80c
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

我們可以看到，第四行就是這個(gè)自定義的ClassLoader，他的父親是AppClassLoader，爺爺是ExtClassLoader，太爺爺是null，其實(shí)就是用C寫(xiě)的BootStrapClassLoader。而當(dāng)前系統(tǒng)的ClassLoader就是這個(gè)AppClassLoader。

當(dāng)然，這里說(shuō)的父子關(guān)系并不是繼承關(guān)系，而是組合關(guān)系，子ClassLoader保存了父ClassLoader的一個(gè)引用(parent)。

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