Java類載入器( 深磕 6)
【正文】Java類載入器( CLassLoader )深磕 6:
自定義網路類載入器
本小節目錄
6.1. 自定義網路類載入器的類設計
6.2. 檔案傳輸Server端的原始碼
6.3. 檔案傳輸Client端的原始碼
6. 4 自定義載入器SocketClassLoader的原始碼
6.5. SocketClassLoader的使用
前面提到，除了通過Java內建的三大載入器，從JVM中系統屬性中設定的三大地盤載入Java類，還存多種的獲取Class檔案途徑。其中非常重要的一種途徑，就是網路。
通過網路的載入類，就得依賴網路的傳輸協議。
網路的傳輸協議有很多種，比方說TCP、HTTP、SMB等等，都可以用來實現網路的類位元組碼的傳輸。
TCP是最為基礎的，也是一種傳輸可靠的傳輸協議。本小節通過TCP協議，實現自定義的網路類載入器。
1.1.1. 自定義網路類載入器的類設計
服務端的類圖如下：
客戶端的類圖：
1.1.2. 檔案傳輸Server端的原始碼
檔案傳輸Server端的工作：
開啟一個ServerSocket服務，等待Client客戶端的TCP連線。
對於每一個客戶端TCP連線，開啟一個單獨的執行緒，處理檔案的請求和傳送檔案資料。
獨立執行緒首先會接受客戶端傳輸過來的檔名稱，根據檔名稱，在自定義的類路徑下查詢檔案。這裡的類路徑是這個第三方類庫的路徑，為了可以靈活多變，並且與原始碼工程的輸出路徑相不能相同，也在System.properties 配置檔案增加配置項，具體為：
class.server.path=D:/瘋狂創客圈 死磕java/code/out2/
此配置項在前面的案例中，已經用到了，後面也會多次用到。
服務端找到檔案後，開始向客戶端傳輸資料。首先傳輸檔案的大小，然後在傳輸檔案的內容。
簡單粗暴，直接上原始碼。
public class SocketClassServer
{
ServerSocket serverSocket = null;
static String filePath = null;
public SocketClassServer() throws Exception
{
serverSocket = new ServerSocket(SystemConfig.SOCKET_SERVER_PORT);
this.filePath = SystemConfig.CLASS_SERVER_PATH;
startServer();
}
/**
* 啟動服務端
* 使用執行緒處理每個客戶端傳輸的檔案
*
* @throws Exception
*/
public void startServer()
{
while (true)
{
// server嘗試接收其他Socket的連線請求，server的accept方法是阻塞式的
Logger.info("server listen at:" + SystemConfig.SOCKET_SERVER_PORT);
Socket socket = null;
try
{
socket = serverSocket.accept();
// 每接收到一個Socket就建立一個新的執行緒來處理它
new Thread(new SendTask(socket)).start();
} catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
/**
* 處理客戶端傳輸過來的檔案執行緒類
*/
class SendTask implements Runnable
{
private Socket socket;
private DataInputStream dis;
private FileOutputStream fos;
public SendTask(Socket socket)
{
this.socket = socket;
}
@Override
public void run()
{
try
{
dis = new DataInputStream(socket.getInputStream());
// 檔名
String fileName = dis.readUTF();
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
sendFile(fileName, dos);
} catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
} finally
{
IOUtil.closeQuietly(fos);
IOUtil.closeQuietly(dis);
IOUtil.closeQuietly(socket);
}
}
private void sendFile(String fileName, DataOutputStream dos) throws Exception
{
fileName = classNameToPath(fileName);
fileName = SocketClassServer.filePath + File.separator + fileName;
File file = new File(fileName);
if (!file.exists())
{
throw new Exception("file not found! :" + fileName);
}
long fileLen = file.length();
//先傳輸檔案長度
dos.writeLong(fileLen);
dos.flush();
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
// 開始傳輸檔案
Logger.info("======== 開始傳輸檔案 ========");
byte[] bytes = new byte[1024];
int length = 0;
long progress = 0;
while ((length = fis.read(bytes, 0, bytes.length)) != -1)
{
dos.write(bytes, 0, length);
dos.flush();
progress += length;
Logger.info("| " + (100 * progress / fileLen) + "% |");
}
Logger.info("======== 檔案傳輸成功 ========");
}
}
private String classNameToPath(String className)
{
return className.replace('.', '/') + ".class";
}
public static void main(String[] args)
{
try
{
SocketClassServer socketServer = new SocketClassServer();
socketServer.startServer();
} catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
原始碼比較長，建議執行main函式，先將服務端的原始碼跑起來，然後再閱讀程式碼，這樣閱讀起來更加容易懂。
另外，在使用基於網路的類載入器之前，一定要確保服務端的程式碼先執行。否則客戶端會報錯。
案例路徑：com.crazymakercircle.classLoader.SocketClassServer
案例提示：無程式設計不創客、無案例不學習。一定要跑案例哦
執行的結果是：
<clinit> |> 開始載入配置檔案到SystemConfig loadFromFile |> load properties: /system.properties startServer |> server listen at:18899
看到以上結果，表示服務端開始啟動。監聽了18899埠，等待客戶端的連線。
1.1.3. 檔案傳輸Client端的原始碼
客戶端的工作：
建立和伺服器的TCP連線後，首先做的第一步工作，是傳送檔名稱給伺服器端。
然後阻塞，直到伺服器的資料過來。客戶端開始接受伺服器傳輸過來的資料。接受資料的工作由函式receivefile（）完成。
整個的資料的讀取工作分為兩步，先讀取檔案的大小，然後讀取傳輸過來的檔案內容。
簡單粗暴，直接上原始碼。
public class SafeSocketClient {
private Socket client;
private FileInputStream fis;
private DataOutputStream dos;
/**
* 建構函式<br/>
* 與伺服器建立連線
*
* @throws Exception
*/
public SafeSocketClient() throws IOException {
this.client = new Socket(
SystemConfig.SOCKET_SERVER_IP,
SystemConfig.SOCKET_SERVER_PORT
);
Logger.info("Cliect[port:" + client.getLocalPort() + "] 成功連線服務端");
}
/**
* 向服務端去取得檔案
*
* @throws Exception
*/
public byte[] getFile(String fileName) throws Exception {
byte[] result = null;
try {
dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());
// 檔名和長度
dos.writeUTF(fileName);
dos.flush();
DataInputStream dis = new DataInputStream(client.getInputStream());
result = receivefile(dis);
Logger.info("檔案接收成功,File Name：" + fileName);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
IOUtil.closeQuietly(fis);
IOUtil.closeQuietly(dos);
IOUtil.closeQuietly(client);
}
return result;
}
public byte[] receivefile(DataInputStream dis) throws Exception {
int fileLength = (int) dis.readLong();
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(fileLength);
long startTime = System.currentTimeMillis();
Logger.info("block IO 傳輸開始：");
// 開始接收檔案
byte[] bytes = new byte[1024];
int length = 0;
while ((length = dis.read(bytes, 0, bytes.length)) != -1) {
DeEnCode.decode(bytes,length);
bos.write(bytes, 0, length);
bos.flush();
}
Logger.info(" Size：" + IOUtil.getFormatFileSize(fileLength));
long endTime = System.currentTimeMillis();
Logger.info("block IO 傳輸毫秒數：" + (endTime - startTime));
bos.flush();
byte[] result = bos.toByteArray();
IOUtil.closeQuietly(bos);
return result;
}
}
案例路徑：com.crazymakercircle.classLoader.SocketClassClient
案例提示：無程式設計不創客、無案例不學習。
此案例類沒法獨立執行，因為沒有執行的入口。只能作為基礎類，供其他類呼叫。
1.1.4. 自定義載入器SocketClassLoader的原始碼
前面講到，自定義類載入器，首先要繼承ClassLoader抽象類，並且重寫其findClass()方法。
在重寫的findClass()方法中，完成以下三步：
（1）在自己的地盤（查詢路徑），獲取對應的位元組碼；
（2）並完成位元組碼到Class類物件的轉變；
（3）返回Class類物件。
簡單粗暴，直接上原始碼。
public class SocketClassLoader extends ClassLoader {
public SocketClassLoader() {
// super(null);
}
protected Class<?> findClass(String name)
throws ClassNotFoundException {
Logger.info("findClass name = " + name);
byte[] classData = null;
try {
SocketClassClient client = new SocketClassClient();
classData = client.getFile(name);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
throw new ClassNotFoundException();
}
if (classData == null) {
throw new ClassNotFoundException();
} else {
return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
}
}
}
案例路徑：com.crazymakercircle.classLoader.SocketClassClient
有了前面的基礎，此原始碼超級簡單，關鍵的兩行，就是下面這個兩行：
SafeSocketClient client = new SafeSocketClient();
classData = client.getFile(name);
上面一行，例項化一個SafeSocketClient 客戶端client物件。下面一行，通過取得 client物件的client.getFile(name) 方法，通過網路TCP協議，獲得類的位元組碼。
至於findClass（）方法中的其他的處理工作，和前面的檔案系統內載入器FileClassLoader 中的findClass（），是一樣的。
這裡不做贅述。
1.1.5. SocketClassLoader的使用
簡單粗暴，先上程式碼：
public class SocketLoaderDemo
{
public static void testLoader()
{
try
{
SocketClassLoader classLoader = new SocketClassLoader();
String className = SystemConfig.PET_DOG_CLASS;
Class dogClass = classLoader.loadClass(className);
Logger.info("顯示dogClass的ClassLoader =>");
ClassLoaderUtil.showLoader4Class(dogClass);
IPet pet = (IPet) dogClass.newInstance();
pet.sayHello();
} catch (ClassNotFoundException e)
{
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e)
{
e.printStackTrace();
} catch (InstantiationException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args)
{
testLoader();
}
}
案例路徑：com.crazymakercircle.classLoaderDemo.base.SocketLoaderDemo
案例提示：無程式設計不創客、無案例不學習。一定要跑案例哦
執行的結果是：
<clinit> |> 開始載入配置檔案到SystemConfig loadFromFile |> load properties: /system.properties findClass |> findClass name = com.crazymakercircle.otherPet.pet.LittleDog <init> |> Cliect[port:51525] 成功連線服務端 receivefile |> block IO 傳輸開始： receivefile |> Size：2.0KB receivefile |> block IO 傳輸毫秒數：8 getFile |> 檔案接收成功,File Name：com.crazymakercircle.otherPet.pet.LittleDog testLoader |> 顯示dogClass的ClassLoader => showLoaderTree |> [email protected] showLoaderTree |> [email protected] showLoaderTree |> [email protected] Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:51523', transport: 'socket' sayHello |> 嗨，大家好！我是LittleDog-1
看到以上結果，表示客戶端成功接收了位元組碼檔案，並且成功載入了類。
擴充套件一下，例如你的第三方的位元組碼是放在資料庫中，也可類似的自己寫個類載入器，從指定的資料庫載入二進位制類。
原始碼：
程式碼工程: classLoaderDemo.zip
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