（JVM）Java虛擬機器：（雙親委派模型）類載入器全解析
摘要：
前言
瞭解 類載入器 有利用在類初始化時進行一些功能操作
本文全面講解類載入器，希望你們會喜歡。
在接下來的日子，我會推出一系列講解 JVM 的文章，具體如下；感興趣可持續關注 Carson_Ho的安卓開發筆記
...
前言
- 瞭解 類載入器 有利用在類初始化時進行一些功能操作
- 本文全面講解類載入器，希望你們會喜歡。
在接下來的日子，我會推出一系列講解 JVM 的文章，具體如下；感興趣可持續關注 ofollow,noindex">Carson_Ho的安卓開發筆記
示意圖
目錄
目錄
1. 作用
Java
下面我會進行詳細講解。
1.1 實現類載入的功能
即實現 類載入過程中“載入”環節裡 “通過類的全限定名來獲取定義此類的二進位制位元組流” 的功能
具體請看我寫的文章： （JVM）Java虛擬機器：類載入的5個過程
1.2 確立 被載入類 在 Java 虛擬機器中 的 唯一性
- 確定 兩個類是否 相等 的依據： 是否由同一個類載入器載入
- 若 由同一個類載入器 載入，則這兩個類相等；
- 若 由不同的類載入器 載入，則這兩個類不相等。
即使兩個類來源於同一個 Class 檔案、被同一個虛擬機器載入，這兩個類都不相等
- 在實際使用中，是通過下面方法的返回結果（
Boolean值）進行判斷：-
Class物件的equals()方法 -
Class物件的isAssignableFrom()方法 -
Class物件的isInstance()方法
-
當然也會使用instanceof關鍵字做物件所屬關係判定等情況
-
例項說明
下面我將舉個例子來說明：
public class Test {
// 自定義一個類載入器：myLoader
// 作用：可載入與自己在同一路徑下的Class檔案
static ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {
@Override
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
if (!name.equals("com.carson.Test"))
return super.loadClass(name);
try {
String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1)
+ ".class";
InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
if (is == null) {
return super.loadClass(fileName);
}
byte[] b = new byte[is.available()];
is.read(b);
return defineClass(name, b, 0, b.length);
} catch (IOException e) {
throw new ClassNotFoundException(name);
}
}
};
public static void main(String[] args) throws Exception {
Object obj = myLoader.loadClass("com.carson.Test");
// 1. 使用該自定義類載入器載入一個名為com.carson.Test的類
// 2. 例項化該物件
System.out.println(obj);
// 輸出該物件的類 ->>第一行結果分析
System.out.println(obj instanceof com.carson.Test);
// 判斷該物件是否屬於com.carson.Test類 ->>第二行結果分析
}
}
<-- 輸出結果 -->
class com.carson.Test
false
// 第一行結果分析
// obj物件確實是com.carson.Test類例項化出來的物件
// 第二行結果分析
// obj物件與類com.huachao.Test做所屬型別檢查時卻返回了false
// 原因：虛擬機器中存在了兩個Test類（1 & 2）：1是由系統應用程式類載入器載入的，2是由我們自定義的類載入器載入
// 雖然都是來自同一個class檔案，但由於由不同類載入器載入，所以依然是兩個獨立的類
// 做物件所屬型別檢查結果自然為false。
2. 類載入器的型別
- 類載入器的型別數量分別從
Java虛擬機器 &Java開發者的角度來看，如下圖
示意圖
- 下面主要講解從
Java開發者角度看的類載入器，即講解：- 啟動類載入器
- 擴充套件類載入器
- 應用程式類載入器
2.1 啟動類載入器（Bootstrap ClassLoader）
-
作用
負責載入以下類：
<JAVA_HOME>\lib -Xbootclasspath
僅按檔名識別，如： rt.jar ，名字不符合的類庫即使放在lib目錄中也不會被載入
- 特別注意
- 啟動類載入器 無法 被
Java程式直接引用 - 使用者在編寫自定義類載入器時，若需把 載入請求 委派 給 引導類載入器，直接使用
null代替即可，如java.lang.ClassLoader.getClassLoader()方法所示：
- 啟動類載入器 無法 被
@CallerSensitive
public ClassLoader getClassLoader() {
ClassLoader cl = getClassLoader0();
if (cl == null)
return null;
SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
if (sm != null) {
ClassLoader.checkClassLoaderPermission(cl, Reflection.getCallerClass());
}
return cl;
}
2.2 擴充套件類載入器（Extension ClassLoader）
-
作用：
負責載入以下類：
<JAVA_HOME>\lib\ext java.ext.dirs
-
特別注意
sum.misc.Launcher$ExtClassLoader
2.3 應用程式類載入器（Application ClassLoader）
-
作用：
負責載入 使用者類路徑（
ClassPath）上所指定的類庫 -
特別注意
- 也稱為系統類載入器，因為該類載入器是
ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值 - 由
sum.misc.Launcher$AppClassLoader類實現 - 開發者可以直接使用該類載入器
- 若開發者 沒 自定義類載入器，程式預設使用該類載入器
- 也稱為系統類載入器，因為該類載入器是
- 各種類載入器的使用並不是孤立的，而是相互配合使用
- 在
Java虛擬機器中，各種類載入器 配合使用 的 模型（關係）是 雙親委派模型
下面我將詳細講解。
3. 雙親委派模型
3.1 模型說明
示意圖
3.2 工作流程講解
java.lang.ClassLoader的loadClass()
@Override
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException {
Class<?> c = findLoadedClass(name);
// 檢查需要載入的類是否已經被載入過
if (c == null) {
try {
// 若沒有載入，則呼叫父載入器的loadClass()方法
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
}else{
// 若父類載入器為空，則預設使用啟動類載入器作為父載入器
c=findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// 若父類載入器載入失敗會丟擲ClassNotFoundException，
//說明父類載入器無法完成載入請求
}
if(c==null){
// 在父類載入器無法載入時
// 再呼叫本身的findClass方法進行類載入
c=findClass(name);
}
}
if(resolve){
resolveClass(c);
}
return c;
}
步驟總結：若一個類載入器收到了類載入請求
- 把 該類載入請求 委派給 父類載入器 去完成，而不會自己去載入該類
每層的類載入器都是如此，因此所有的載入請求最終都應傳送到頂層的啟動類載入器中
- 只有當 父類載入器 反饋 自己無法完成該載入請求（它的搜尋範圍中沒有找到所需的類）時，子載入器才會自己去載入
3.3 優點
Java 類隨著它的類載入器一起具備了一種帶優先順序的層次關係
- 如：類
java.lang.Object（存放在rt.jar中）在載入過程中，無論哪一個類載入器要載入這個類，最終需委派給模型頂端的啟動類載入器進行載入，因此Object類在程式的各種類載入器環境中都是同一個類。 - 若沒有使用雙親委派模型（即由各個類載入器自行去載入）、使用者編寫了一個
java.lang.Object的類(放在ClassPath中），那系統中將出現多個不同的Object類，Java體系中最基礎的行為就無法保證
在講完系統的類載入器後，下面我將講解如何根據需求自定義類載入器。
4. 自定義類載入器
主要是通過繼承自ClassLoader類 從而自定義一個類載入器
MyClassLoader.java
// 繼承自ClassLoader類
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
// 類載入器的名稱
private String name;
// 類存放的路徑
private String classpath = "E:/";
MyClassLoader(String name) {
this.name = name;
}
MyClassLoader(ClassLoader parent, String name) {
super(parent);
this.name = name;
}
@Override
public Class<?> findClass(String name) {
byte[] data = loadClassData(name);
return this.defineClass(name, data, 0, data.length);
}
public byte[] loadClassData(String name) {
try {
name = name.replace(".", "//");
System.out.println(name);
FileInputStream is = new FileInputStream(new File(classpath + name
+ ".class"));
byte[] data = new byte[is.available()];
is.read(data);
is.close();
return data;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
下面我將用一個例項來說明如何自定義類載入器 & 使用。
步驟1：自定義類載入器 MyClassLoader
MyClassLoader.java
// 繼承自ClassLoader類
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
// 類載入器的名稱
private String name;
// 類存放的路徑
private String classpath = "E:/";
MyClassLoader(String name) {
this.name = name;
}
MyClassLoader(ClassLoader parent, String name) {
super(parent);
this.name = name;
}
@Override
public Class<?> findClass(String name) {
byte[] data = loadClassData(name);
return this.defineClass(name, data, 0, data.length);
}
public byte[] loadClassData(String name) {
try {
name = name.replace(".", "//");
System.out.println(name);
FileInputStream is = new FileInputStream(new File(classpath + name
+ ".class"));
byte[] data = new byte[is.available()];
is.read(data);
is.close();
return data;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
步驟2：定義待載入的類
TestObject.java
public class TestObject {
public void print() {
System.out.println("hello DiyClassLoader");
}
}
步驟3：定義測試類
Test.java
public class Test {
public static void main(String[] args) throws InstantiationException,
IllegalAccessException, ClassNotFoundException {
MyClassLoader cl = new MyClassLoader("myClassLoader");
// 步驟1：建立自定義類載入器物件
Class<?> clazz = cl.loadClass("com.carson.TestObject");
// 步驟2：載入定義的測試類：myClassLoader類
TestObject test= (TestObject) clazz.newInstance();
// 步驟3：獲得該類的物件
test.print();
// 輸出
}
}
// 輸出結果
hello DiyClassLoader
4. 總結
- 本文全面講解類載入器
- 在接下來的日子，我會推出一系列講解
JVM的文章，具體如下；感興趣可持續關注 Carson_Ho的安卓開發筆記
示意圖