Java類載入器( CLassLoader ) 死磕9: 上下文載入器原理和案例
【正文】Java類載入器( CLassLoader ) 死磕9:
上下文載入器原理和案例
本小節目錄
9.1. 父載入器不能訪問子載入器的類
9.2. 一個寵物工廠介面
9.3. 一個寵物工廠管理類
9.4 APPClassLoader不能訪問子載入器中的類
9.5. 執行緒上下文類載入器
類載入器的代理模式並不能解決 Java 應用開發中會遇到的類載入器的全部問題。Java 提供了很多服務提供者介面（Service Provider Interface，SPI），允許第三方為這些介面提供實現。常見的 SPI 有 JDBC、JCE、JNDI、JAXP 和 JBI 等。這些 SPI 的介面由 Java 核心庫來提供，如 JAXP 的 SPI 介面定義包含在 javax.xml.parsers包中。這些 SPI 的實現程式碼很可能是作為 Java 應用所依賴的 jar 包被包含進來，可以通過類路徑（CLASSPATH）來找到，如實現了 JAXP SPI 的 Apache Xerces所包含的 jar 包。SPI 介面中的程式碼經常需要載入具體的實現類。如 JAXP 中的 javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory類中的 newInstance()方法用來生成一個新的 DocumentBuilderFactory的例項。這裡的例項的真正的類是繼承自 javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory，由 SPI 的實現所提供的。如在 Apache Xerces 中，實現的類是 org.apache.xerces.jaxp.DocumentBuilderFactoryImpl。而問題在於，SPI 的介面是 Java 核心庫的一部分，是由引導類載入器來載入的；SPI 實現的 Java 類一般是由系統類載入器來載入的。引導類載入器是無法找到 SPI 的實現類的，因為它只加載 Java 的核心庫。它也不能代理給系統類載入器，因為它是系統類載入器的祖先類載入器。也就是說，類載入器的代理模式無法解決這個問題。
執行緒上下文類載入器（context class loader）是從 JDK 1.2 開始引入的。
在類java.lang.Thread中的方法 getContextClassLoader()和 setContextClassLoader(ClassLoader cl)用來獲取和設定執行緒的上下文類載入器。
如果沒有通過 setContextClassLoader(ClassLoader cl)方法進行設定的話，執行緒將繼承其父執行緒的上下文類載入器。Java 應用執行的初始執行緒的上下文類載入器是AppClassLoader類載入器。
執行緒上下文類載入器正好解決了這個問題。如果不做任何的設定，Java 應用的執行緒的上下文類載入器預設就是系統上下文類載入器。在 SPI 介面的程式碼中使用執行緒上下文類載入器，就可以成功的載入到 SPI 實現的類。執行緒上下文類載入器在很多 SPI 的實現中都會用到。
1.1.1. 父載入器不能訪問子載入器的類
關於父載入器，不能訪問子載入器載入的類，是一個比較大的問題，舉個栗子。
1.1.2. 一個寵物工廠介面
這裡有一個寵物工廠介面：
face IPetFactory {
/**
* 根據型別，構造一個物件
* @param type 型別，如 Type.CAT
* @return
*/
IPet buildePet(IPet.Type type);
}
1.1.3. 一個寵物工廠管理類
還有一個寵物工廠管理類，根據類名，載入工廠實現類。
public class FactoryManager
{
/**
* 單例的Pet例項工廠
*/
private static IPetFactory petFactory;
/**
* 已經類名，取得工廠例項
*
* @param factoryClassName
* @return
*/
public static IPetFactory getInstance(String factoryClassName)
{
if (null != petFactory)
{
return petFactory;
}
if (null == factoryClassName)
{
//預設的實現
factoryClassName = "com.crazymakercircle.petStore.pet.factory.PetFactoryImpl";
}
/**
* 獲得執行緒上下文載入器
*/
ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
try
{
// Class<?
1.1.4. APPClassLoader不能訪問子載入器中的類
先上程式碼：
public class FailCase
{
private static IPetFactory petFactory=null;
public static void testLoader()
{
try
{
String baseDir = SystemConfig.PET_LIB_PATH;
FileClassLoader classLoader = new FileClassLoader(baseDir);
String className = SystemConfig.PET_FACTORY_CLASS;
Class petFactoryClass = classLoader.loadClass(className);
Logger.info("顯示petFactoryClass 的ClassLoader tree:");
ClassLoaderUtil.showLoader4Class(petFactoryClass);
petFactory = FactoryManager.getInstance(className);
} catch (ClassNotFoundException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
public static void showPet()
{
IPet dog=petFactory.buildePet(IPet.Type.DOG);
dog.sayHello();
}
public static void main(String[] args)
{
testLoader();
showPet();
}
}
執行上面的栗子，試一試。
發現，是失敗的。
原因是，FactoryManager是APPClassLoader載入的，而第三方的工廠類是FileClassLoader 載入的。
FileClassLoader 是APPClassLoader的子載入器。子載入器可以訪問父載入器中的類，但是父親不能訪問子載入器中的類。
所以，FactoryManager沒有辦法load子載入器中的工廠實現類。
1.1.5. 執行緒上下文類載入器
使用執行緒上下文類載入器，可以在執行執行緒中拋棄雙親委派載入鏈模式，使用執行緒上下文裡的類載入器載入類。
public class CorrectCase
{
private static IPetFactory petFactory=null;
public static void testLoader()
{
try
{
String baseDir = SystemConfig.PET_LIB_PATH;
FileClassLoader classLoader = new FileClassLoader(baseDir);
Thread.currentThread().setContextClassLoader(classLoader);
String className = SystemConfig.PET_FACTORY_CLASS;
petFactory = FactoryManager.getInstance(className);
Class petFactoryClass = classLoader.loadClass(className);
Logger.info("顯示petFactoryClass 的ClassLoader tree:");
ClassLoaderUtil.showLoader4Class(petFactoryClass);
} catch (ClassNotFoundException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
public static void showPet()
{
IPet dog=petFactory.buildePet(IPet.Type.DOG);
dog.sayHello();
}
public static void main(String[] args)
{
testLoader();
showPet();
}
}
將FileClassLoader設定成為執行緒上下文載入器，然後，在工廠管理器中，使用執行緒上限載入器載入：
public class FactoryManager
{
/**
* 單例的Pet例項工廠
*/
private static IPetFactory petFactory;
/**
* 已經類名，取得工廠例項
*
* @param factoryClassName
* @return
*/
public static IPetFactory getInstance(String factoryClassName)
{
if (null != petFactory)
{
return petFactory;
}
if (null == factoryClassName)
{
//預設的實現
factoryClassName ="com.crazymakercircle.petStore.pet.factory.PetFactoryImpl";
}
/**
* 獲得執行緒上下文載入器
*/
ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
try
{
Class<?> factoryClass = loader.loadClass(factoryClassName);
petFactory = (IPetFactory) factoryClass.newInstance();
} catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
return petFactory;
}
}
原始碼：
程式碼工程: classLoaderDemo.zip
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