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- 为什么要有类加载器
- 类加载的过程
- 初识类加载器
- 类加载机制
- 自定义类加载器
为什么要有类加载器
我们知道java中所有的二进制文件,最后都是要放在jvm中解释运行的。纯粹的二进制文件,其实并没有什么卵用。jvm在第一次使用或者预加载时,都要将某个类的二进制文件加载进去,这时候不可避免的需要用到一个加载的触手,就是这个类加载器啦。
类的加载过程
简单来说,一般可分为加载、连接、初始化三个过程。
加载,顾名思义,就是将类的class文件读入到内存中,创建一个Class对象,你可能已经知道了,java中所有的类都是Class类的实例。jvm已经中提供了一些系统类加载器。
连接,我的理解就是将这些二进制数据放到jre中,准备初始化。而这一步一般也可分作三个阶段:
-
验证:保证类没有被加载跑偏,而且结构没被破坏;
-
准备:为各种变量分配内存空间,并设置它们的初始值;
-
解析:把类中的符号引用转换为直接引用;
初始化,主要就是类变量进行初始化,这里一般指static声明的变量,或者静态代码块。这里需要提一下,熟悉构造器的童鞋应该都有这样的体验:java中的类其实都很“孝顺”的——调用自己构造器之前,必先调用父类的构造器。初始化也是如此,如果该类的直接父类没有被初始化,则需要先初始化它的直接父类,如此调用直到Object类。另外由static final修饰的常量,一般在编译时值已经确定,通过类来访问它时则不会再对其进行初始化,有点类似于直接量。
初识类加载器
前面已经说过,类加载器负责将.classs文件加载到内存中,同时生成一个Class对象,当下一个次需要加载时,JVM中如果存在同一个类,那么加载就不会继续。有童鞋可能已经有问题了:怎么判断是不是需要再加载呢?也就是说啥样的两个类才算同一个类?
对了,名字一样。在Java中,一个类通常会用它的命名空间(包名+类名)来作为它的唯一标识。Jvm中进一步约束了条件,通常会把命名空间和其类加载器作为它的唯一标识,也就是说同一个类必须满足包名、类名、加载器都一样才行。举个例子来讲,我们现在有一个fruit包,里面有一个Apple类,被类加载器classloader1加载了,那么这个类的实例在Jvm中就可以标识为(Apple,fruit,classloader1),很明显Jvm认为它与(Apple,fruit,classloader2)并不是同一个类(即所谓的ClassLoader隔离)。根加载器
一般的,Jvm中的加载器如果按照继承来分,可分为ClassLoader子类和非ClassLoader子类,如果按照层次结构来分,则可分为这三种:
-
根类加载器(Bootstrap ClassLoader),主要加载Java的核心类库,它就不是ClassLoader的子类,由更屌的c++实现的;
-
扩展类加载器(Extension ClassLoader),主要负责加载jre扩展目录中jar包的类,就是另外添加的放在扩展路径下的jar文件;
-
系统类加载器(System ClassLoader),这个就更常见了,你写的java文件或者classpath变量所指向的jar包和类,都是靠它来加载的。
类加载机制
- 全盘负责
- 父类委托
- 缓存机制
自定义类加载器
由上面图很容易发现除了根类加载器之外,所有的类加载器都是ClassLoader的子类。那我们现在要自定义自己的类加载器,很自然地就要继承自ClassLoader。源码中提供了大量需要我们重写的方法,其中有两个是比较关键的:
loadClass():是ClassLoader的入口,加载器可根据类名来加载指定类对应的Class对象;
findClass():根据指定名来查找类;
两个方法关系紧密,如下图所示:
这下明白通常推荐重写findClass()而不是loadClass()的原因了吧,重写findClass()不仅简单,而且还能都避免覆盖默认加载器的父类委托、缓存机制等,一举果有两虎之功呃。
再来一张它们的类关系图吧
有了上面的基础,下面我们动手写自己的类加载器:
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
/** * @param args * @throws ClassNotFoundException * @throws SecurityException * @throws NoSuchMethodException * @throws InvocationTargetException * @throws IllegalArgumentException * @throws IllegalAccessException */
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException,SecurityException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
// TODO Auto-generated method stub
if (args.length == 0) {
System.out.println("没有类啊");
}
// 取出第一个参数,就是需要运行的类
String procressClass = args[0];
// 剩余参数为运行目标类的参数,将这些参数复制到一个新数组中
String[] procress = new String[args.length - 1];
System.arraycopy(args, 1, procress, 0, procress.length);
MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader();
Class<?> class1 = myClassLoader.loadClass(procressClass);
Method main = class1.getMethod("main", (new
String[0]).getClass());
Object argsArray[] = { procress };
main.invoke(null, argsArray);
}
/** * @TODO 读取文件内容 */
public byte[] getBytes(String fileName) {
File file = new File(fileName);
long len = file.length();
byte[] raw = new byte[(int) len];
try {
FileInputStream fileInputStream =
new FileInputStream(file);
try {
int r = fileInputStream.read(raw);
fileInputStream.close();
if (r != len)
throw new IOException("fail to read the file...");
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return raw;
} catch (FileNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return null;
}
/** * @TODO 编译java文件 */
public boolean complie(String javaFile) {
System.out.println("正在编译...");
Process process = null;
try {
process = Runtime.getRuntime().exec("javac " + javaFile);
try {
process.waitFor();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
int result = process.exitValue();
return result == 0;
}
/** * @TODO 关键,重写findClass方法 */
@Override
protected Class<?> findClass(String arg0) throws ClassNotFoundException {
// TODO Auto-generated method stub
Class<?> class1 = null;
String filePath = arg0.replaceAll(".", "/");
String className = filePath + ".class";
String javaName = filePath + ".java";
File javaFile = new File(javaName);
File classFile = new File(className);
if (javaFile.exists()
&& (!classFile.exists() || javaFile.lastModified() > classFile .lastModified())) {
if (!complie(javaName) || !classFile.exists()) {
throw new ClassNotFoundException(javaName + " Class找不到");
}
}
if (classFile.exists()) {
byte[] raw = getBytes(className);
class1 = defineClass(arg0, raw, 0, raw.length);
}
if (class1 == null) {
throw new ClassNotFoundException(javaName + " 加载失败");
}
return class1;
}
}
下面再写一个测试类:
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
for (String arg : args) {
System.out.println("运行时的参数: " + arg);
}
}
}
然后无需编译,在命令行下运行:
java MyClassLoader ClassLoaderTest 自定义类加载器
是不是就看到输出啦^_^
值得说明的是,ClassLoader里面还提供了许多功能强大的方法,如final defineClass(),findSystemClass()等,这些都由jvm封装好了,职能明确,无需重写,有兴趣的低头看源码吧
代码附上了部分注释,有疑问的童鞋欢迎吐槽拍砖。
发布者:全栈程序员-用户IM,转载请注明出处:https://javaforall.cn/196960.html原文链接:https://javaforall.cn
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