深入理解java虚拟机第三版读书笔记09

深入理解java虚拟机第三版读书笔记08

类加载器

通过一个类的全限定名来获取描述该类的二进制字节流称为类加载器。类加载器可以用户自定义,是java语言流行的一项原因

类与类加载器

对于任意一个类,都必须由加载它的类加载器和这个类本身一起共同确立其在Java虚拟机中的唯一性,每一个类加载器,都拥有一个独立的类名称空间。

或者说:比较两个类是否“相等”,只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义,否则,即使这两个类来源于同一个Class文件,被同一个Java虚拟机加载,只要加载它们的类加载器不同,那这两个类就必定不相等。

这里所指的“相等”,包括代表类的Class对象的equals()方法、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法的返回结果,也包括了使用instanceof关键字做对象所属关系判定等各种情况。

双亲委派模型

站在Java虚拟机的角度来看,只存在两种不同的类加载器:一种是启动类加载器(Bootstrap
ClassLoader),这个类加载器使用C++语言实现,是虚拟机自身的一部分;另外一种就是其他所有的类加载器,这些类加载器都由Java语言实现,独立存在于虚拟机外部,并且全都继承自抽象类 java.lang.ClassLoader

自JDK 1.2以来,Java一直保持着三层类加载器、双亲委派的类加载架构。

对于JDK8及之前版本的Java,绝大多数程序都会使用到以下3个系统提供的类加载器来进行加载

  • 启动类加载器(Bootstrap Class Loader):这个类加载器负责加载存放在 <JAVA_HOME>\lib目录,或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中存放的,而且是Java虚拟机能够识别的类库加载到虚拟机的内存中。用户在编写自定义类加载器时,如果需要把加载请求委派给引导类加载器去处理,那直接使用null代替即可。
  • 扩展类加载器(Extension Class Loader):这个类加载器是在类sun.misc.Launcher$ExtClassLoader中以Java代码的形式实现的。它负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext目录中,或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中所有的类库。JDK的开发团队允许用户将具有通用性的类库放置在ext目录里以扩展Java SE的功能,在JDK 9之后,这种扩展机制被模块化带来的天然的扩展能力所取代。由于扩展类加载器是由Java代码实现的,开发者可以直接在程序中使用扩展类加载器来加载Class文件。
  • 应用程序类加载器(Application Class Loader):这个类加载器由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader来实现。由于应用程序类加载器是ClassLoader类中的getSystemClassLoader()方法的返回值,所以有些场合中也称它为“系统类加载器”。它负责加载用户类路径(ClassPath)上所有的类库,开发者同样可以直接在代码中使用这个类加载器。如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器,一般情况下这个就是程序中默认的类加载器

双亲委派模型

双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器外,其余的类加载器都应有自己的父类加载器。不过这里类加载器之间的父子关系一般不是以继承(Inheritance)的关系来实现的,而是通常使用组合(Composition)关系来复用父加载器的代码。(子加载器将部分动作委派给父加载器)

双亲委派模型的工作过程是:如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每一个层次的类加载器都是如此,因此所有的加载请求最终都应该传送到最顶层的启动类加载器中,只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求(它的搜索范围中没有找到所需的类)时,子加载器才会尝试自己去完成加载。

好处是Java中的类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系,例如类java.lang.Object都是交给启动类加载器进行加载,因此Object类在程序的各种类加载器环境中都能够保证是同一个类。

实现双亲委派模型的代码:

protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException
{
    // 首先,检查请求的类是否已经被加载过了
    Class c = findLoadedClass(name);
    if (c == null) {
        try {
            if (parent != null) {
                c = parent.loadClass(name, false);
            } else {//代表找到了启动类加载器
                c = findBootstrapClassOrNull(name);
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // 如果父类加载器抛出ClassNotFoundException
            // 说明父类加载器无法完成加载请求
        }
        if (c == null) {
            // 在父类加载器无法加载时
            // 再调用本身的findClass方法来进行类加载
            c = findClass(name);//findClass实现加载过程
        }
    }
    if (resolve) {
        resolveClass(c);
    }
    return c;
}

破坏双亲委派模型

为什么要破坏双亲委派模型?

  1. 如果基础类型要调用回用户的代码。

    实例:

    • 启动类加载器加载的DriverManager在loadInitialDriver()加载com.mysql.jdbc.Driver应用程序类
    • JNDI服务对资源进行查找和集中管理,可以通过接口名获取所有实现类,需要调用由其他厂商实现并部署在应用程序的ClassPath下的JNDI服务提供者接口(Service Provider Interface,SPI)的代码。

  2. JDK9的模块化实现热部署。

解决方案:

线程上下文类加载器(Thread Context ClassLoader)。
这个类加载器可以通过java.lang.Thread类的setContextClassLoader()方法进行设置,
如果创建线程时还未设置,它将会从父线程中继承一个,
如果在应用程序的全局范围内都没有设置过的话,那这个类加载器默认就是应用程序类加载器。

使用Class.forName(String name, boolean initialize,ClassLoader loader)方法使用指定的类加载器加载类。

自定义类加载器

  1. 继承ClassLoader父类
  2. 要遵从双亲委派模型,重写findClass方法。
  3. 读取类文件的字节码
  4. 调用父类的defineClass方法来加载类
  5. 使用者调用该类加载器的loadClass方法
class MyClassLoader extends ClassLoader{
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        String path = "e:\\mypath\\" + name + ".class";
        try {
            ByteArrayOutputStream os = new ByteArrayOutputStream();
            Files.copy(Paths.get(path),os);
            byte[] bytes = os.toByteArray();
            return defineClass(name,bytes,0,bytes.length);
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
            throw new ClassNotFoundException();
        }
    }
}

补充

  • Class.getClassLoader()可以获取一个类的加载器,启动类加载器是null
  • -Xbootclasspath/a:<追加路径>可以在JAVA_HOME/lib的基础上追加路径让启动类加载器加载。

原创文章,作者:彭晨涛,如若转载,请注明出处:https://www.codetool.top/article/%e6%b7%b1%e5%85%a5%e7%90%86%e8%a7%a3java%e8%99%9a%e6%8b%9f%e6%9c%ba%e7%ac%ac%e4%b8%89%e7%89%88%e8%af%bb%e4%b9%a6%e7%ac%94%e8%ae%b009/

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