Java Class Loader？
1. ClassLoader
類加載器(class loader)用來加載 Java 類到 Java 虛擬機中。Java 源程序(.java 文件)在經過 Java 編譯器編譯之后就被轉換成 Java 字節代碼(.class 文件)。類加載器負責讀取 Java 字節代碼，并轉換成 java.lang.Class 類的一個實例。
2. ClassLoader Hierarchy
JVM在加載類時，使用的是雙親委托模式(delegation model)，也就是說除了Bootstrap ClassLoader之外，每個ClassLoader都有一個Parent ClassLoader。ClassLoader是按需進行加載class文件。當ClassLoader試圖加載一個類時，首先檢查本地緩沖，查看類是否已被加載，如果類沒有被加載，嘗試委托給父ClassLoader進行加載，如果父ClassLoader加載失敗，才會由該ClassLoader進行加載，從而避免了重復加載的問題。一下為類裝載器層次圖：
Bootstrap ClassLoader：負責加載java_home/lib目錄下的核心類或- Xbootclasspath指定目錄下的類。
Extension ClassLoader：負責加載java_home/lib/ext目錄下的擴展類或 -Djava.ext.dirs 指定目錄下的類。
System ClassLoader：負責加載-classpath/-Djava.class.path所指的目錄下的類。
如果類App1在本地緩沖中沒有class文件(沒有被加載)，那么它會自底向上依次查找是否已經加載了類，如果已經加載，則直接返回該類實例的引用。如果BootstrapClassLoader也未成功加載該類，那么會拋出異常，然后自頂向下依次嘗試加載，如果到App1 ClassLoader還沒有加載成功，那么會拋出ClassNotFoundException異常給調用者。
Java代碼
- public static void main(String[] args) {
- ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
- while(cl != null){
- System.out.println(cl);
- System.out.println("parent class loader: " + cl.getParent());
- cl = cl.getParent();
- }
- }
Java代碼
- sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f
- parent class loader: sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@addbf1
- sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@addbf1
- parent class loader: null
我們看到，當前系統類裝載器為AppClassLoader,AppClassLoader的父類裝載器是ExtClassLoader，ExtClassLoader的父裝載器為null，表示為BootstrapClassLoader。BootstrapClassLoader由JVM采用本地代碼實現，因此沒有對應的Java類，所以ExtClassLoader的getParent()返回null。
ClassLoader的職責之一是保護系統名字空間。以下為ClassLoader類部分代碼：
Java代碼
- private ProtectionDomain preDefineClass(String name,
- ProtectionDomain protectionDomain)
- {
- if (!checkName(name))
- throw new NoClassDefFoundError("IllegalName: " + name);
- if ((name != null) && name.startsWith("java.")) {
- throw new SecurityException("Prohibited package name: " +
- name.substring(0, name.lastIndexOf('.')));
- }
- if (protectionDomain == null) {
- protectionDomain = getDefaultDomain();
- }
- if (name != null)
- checkCerts(name, protectionDomain.getCodeSource());
- return protectionDomain;
- }
那么，當我們定義如下類Foo，雖然能夠通過編譯，但是會報java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang異常，因為我們試圖將Foo類寫入到java.lang包下。
Java代碼
- package java.lang;
- public class Foo {
- public static void main(String args[]) throws Exception {
- Foo f = new Foo();
- System.out.println(f.toString());
- }
- }
3. 定制ClassLoader
Java自帶的ClassLoader類的定義為：
Java代碼
- public abstract class ClassLoader{
- }
啟動類加載器是JVM通過調用ClassLoader.loadClass()方法。
Java代碼
- public Class loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
- return loadClass(name, false);
- }
- protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve)
- throws ClassNotFoundException
- {
- // First, check if the class has already been loaded
- Class c = findLoadedClass(name);
- if (c == null) {
- try {
- if (parent != null) {
- c = parent.loadClass(name, false);
- } else {
- c = findBootstrapClass0(name);
- }
- } catch (ClassNotFoundException e) {
- // If still not found, then invoke findClass in order
- // to find the class.
- c = findClass(name);
- }
- }
- if (resolve) {
- resolveClass(c);
- }
- return c;
- }
- protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
- throw new ClassNotFoundException(name);
- }
loadClass(String name, boolean resolve)方法中的resolve如果為true,表示分析這個Class對象，包括檢查Class Loader是否已經初始化等。loadClass(String name) 在加載類之后不會對該類進行初始化，直到***次使用該類時，才會對該類進行初始化。
那么，我們在定制ClassLoader的時候，通常只需要覆寫findClass(String name)方法。在findClass(String name)方法內，我們可以通過文件、網絡(URL)等形式獲取字節碼。以下為獲取字節碼的方法:
Java代碼
- public InputStream getResourceAsStream(String name);
- public URL getResource(String name);
- public InputStream getResourceAsStream(String name);
- public Enumeration
getResources(String name) throws IOException;
在取得字節碼后，需要調用defineClass()方法將字節數組轉換成Class對象，該方法簽名如下：
Java代碼
- protected final Class defineClass(String name, byte[] b, int off, int len,
- ProtectionDomain protectionDomain)
- throws ClassFormatError
對于相同的類，JVM最多會載入一次。如果同一個class文件被不同的ClassLoader載入(定義)，那么載入后的兩個類是完全不同的。
Java代碼
- public class Foo{
- //
- private static final AtomicInteger COUNTER = new AtomicInteger(0);
- public Foo() {
- System.out.println("counter: " + COUNTER.incrementAndGet());
- }
- public static void main(String args[]) throws Exception {
- URL urls[] = new URL[]{new URL("file:/c:/")};
- URLClassLoader ucl1 = new URLClassLoader(urls);
- URLClassLoader ucl2 = new URLClassLoader(urls);
- Class c1 = ucl1.loadClass("Foo");
- Class c2 = ucl2.loadClass("Foo");
- System.out.println(c1 == c2);
- c1.newInstance();
- c2.newInstance();
- }
- }
以上程序需要保證Foo.class文件不在classpath路徑下。從而使AppClassLoader無法加載Foo.class。
輸出結果：
Java代碼
- false
- counter: 1
- counter: 1
4. Web應用的ClassLoader
絕大多數的EJB容器，Servlet容器等都會提供定制的ClassLoader，來實現特定的功能。但是通常情況下，所有的servlet和filter使用一個ClassLoader。每個jsp都使用一個獨立的ClassLoader。
5. 隱式(implicit)和顯示(explicit)的加載
隱式加載：我們使用new關鍵字實例化一個類，就是隱身的加載了類。
顯示加載分為兩種：
java.lang.Class的forName()方法;
java.lang.ClassLoader的loadClass()方法。
Class.forName()方法有兩個重載的版本：
Java代碼
- public static Class forName(String className)
- throws ClassNotFoundException {
- return forName0(className, true, ClassLoader.getCallerClassLoader());
- }
- public static Class forName(String name, boolean initialize,
- ClassLoader loader)
- throws ClassNotFoundException
可以看出，forName(String className)默認以true和ClassLoader.getCallerClassLoader()調用了三參數的重載方法。ClassLoader.getCallerClassLoader()表示以caller class loader加載類，并會初始化類(即靜態變量會被初始化，靜態初始化塊中的代碼也會被執行)。如果以false和ClassLoader.getCallerClassLoader()調用三參數的重載方法，表示加載后的類不會被初始化。
ClassLoader.loadClass()方法在類加載后，也同樣不會初始化類。
6. 兩個異常(exception)
NoClassDefFoundError: 當java源文件已編譯成.class文件,但是ClassLoader在運行期間搜尋路徑load某個類時,沒有找到.class文件則拋出這個異常。
ClassNotFoundException: 試圖通過一個String變量來創建一個Class類時不成功則拋出這個異常
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