ClassLoader(类加载器)的功能是将
class
文件加载到JVM虚拟机中,让程序可以正确运行;但是,JVM启动的时候,并不会一次性加载所有的class文件,而是根据需要去动态加载,不然,一次性加载那么多class,会占用大量内存。
Java中的类加载器主要有两种类型:系统类加载器和自定义类加载器。其中系统类加载器包括3中,分别是
BootstrapClassLoader
、ExtensionsClassLoader
、AppClassLoader
。
启动类加载器,是Java类加载层次中最顶层的类加载器,是用C/C++实现的,负责加载JDK中的核心类库,如
rt.jar
、resources.jar
、charsets.jar
等。可以通过启动JVM时指定-Xbootclasspath
来改变Bootstrap ClassLoader的加载目录。
获取该类加载器从哪些地方加载了相关的jar或class文件:
// 方式一
System.out.println(System.getProperty("sun.boot.class.path"));
// 方式二
URL[] urls = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for (int i = 0; i < urls.length; i++) {
System.out.println(urls[i].toExternalForm());
}
运行结果:
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_111.jdk/Contents/Home/jre/lib/resources.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_111.jdk/Contents/Home/jre/lib/rt.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_111.jdk/Contents/Home/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_111.jdk/Contents/Home/jre/lib/jsse.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_111.jdk/Contents/Home/jre/lib/jce.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_111.jdk/Contents/Home/jre/lib/charsets.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_111.jdk/Contents/Home/jre/lib/jfr.jar
file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_111.jdk/Contents/Home/jre/classes
扩展类加载器,负责加载Java的扩展类库,默认加载
Java_home/jre/lib/ext
目录下的所有jar。也可以通过-Djava.ext.dirs
选项指定目录。
获取该类加载器的加载目录:
System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));
运行结果:
/Users/xch/Library/Java/Extensions:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_111.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext:
/Library/Java/Extensions:
/Network/Library/Java/Extensions:
/System/Library/Java/Extensions:/usr/lib/java
负责加载当前应用程序classpath目录下的所有jar和class文件。也可以通过
-Djava.class.path
加载的路径。
除了系统提供的类加载器,还可以自定义类加载器,自定义类加载器是通过继承
java.lang.ClassLoader
类的方式来实现自己的类加载器。
获取一个类加载涉及到的类加载器:
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
ClassLoader loader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
while (loader != null) {
System.out.println(loader);
loader = loader.getParent();
}
}
}
运行结果:
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@135fbaa4
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@2503dbd3
说明:
类加载器查找Class所采用的是
双亲委托模式
,所谓的双亲委托就是首先判断该Class是否已经加载,如果没有则不是自身去查找,而是委托给父加载器进行查找,一样依次的进行递归,直到委托到最顶层的Bootstrap ClassLoader,如果Bootstrap ClassLoader找到了该Class,就直接返回;如果没有找到,则继续依次向下查找;如果还没找到则最后会交给自身去查找。
Step1::自定义类加载器首先从缓存中查找Class是否已经加载,如果已将加载就返回该Class;如果没加载,则委托给父加载器也就是App ClassLoader。
Step2:按照上图中红色虚线的方向递归步骤1.
Step3:一直委托到Bootstrap ClassLoader,如果Bootstrap ClassLoader在缓存中还没找到Class,则在自己规定路径 JAVA_HOME/jre/lib
中或者 Xbootclasspath
选项指定路径的jar包中进行查找,如果找到,则返回该Class;如果没有,则交给子加载器Extensions ClassLoader。
Step4:Extensions ClassLoader查找 JAVA_HOME/jre/lib/ext
目录下或者 -Djava.ext.dirs
选项指定目录下的jar包;如果找到就返回,找不到则交给App ClassLoader。
Step5:App ClassLoader查找 classpath
目录下或者 -Djava.class.path
选项所指定目录下的jar包或class文件,如果找到就返回,找不到就交给自定义的类加载器,如果还找不到则抛出异常。
// ClassLoader中的loadClass方法
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
// 检查class是否已经被加载
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
try {
if (parent != null) {
// 调用父类加载器的loadClass方法
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
// 调用Bootstrap ClassLoader查找
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
if (c == null) {
// 向上委托没有找到该类,则调用findClass方法继续向下查找。
c = findClass(name);
}
}
return c;
}
系统提供的类加载器只能加载指定目录下的jar包和class文件,如果想要加载网络上或者其他地方的jar包或者class文件则需要自定义ClassLoader。
Step1:编写一个类继承自ClassLoader抽象类。
Step2:重写 findClass()
方法。
Step3:在 findClass()
方法中调用 defineClass()
。
说明:
在
findClass()
方法中定义查找class的方法,然后将class数据通过defineClass()
生成Class对象。
示例:自定义一个NetworkClassLoader,用于加载网络上的class文件
Step1. 创建NetworkClassLoader.java
public class NetworkClassLoader extends ClassLoader {
private String rootUrl;
public NetworkClassLoader(String rootUrl) {
this.rootUrl = rootUrl;
}
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
Class clazz;
byte[] classData = getClassData(name);
if (classData == null) {
throw new ClassNotFoundException();
}
clazz = defineClass(name, classData, 0, classData.length);
return clazz;
}
private byte[] getClassData(String name) {
InputStream is = null;
try {
String path = classNameToPath(name);
URL url = new URL(path);
byte[] buff = new byte[1024 * 4];
int len;
is = url.openStream();
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
while ((len = is.read(buff)) != -1) {
baos.write(buff, 0, len);
}
return baos.toByteArray();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (is != null) {
try {
is.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
return null;
}
private String classNameToPath(String name) {
return rootUrl + "/" + name.replace(".", "/") + ".class";
}
}
Step2. 创建用于网络加载的类NetworkClassLoaderTest.java
package com.github.xch168.network;
public class NetworkClassLoaderTest {
public void sayHello() {
System.out.println("Hello from network class.");
}
}
Step3. 将NetworkClassLoaderTest.java编译成NetworkClassLoaderTest.class并上传到七牛的对象存储服务器。
Step4. 创建测试类ClassLoaderTest.java
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
try {
String rootUrl = "http://pkx097e6d.bkt.clouddn.com";
NetworkClassLoader networkClassLoader = new NetworkClassLoader(rootUrl);
String classname = "com.github.xch168.network.NetworkClassLoaderTest";
Class clazz = networkClassLoader.loadClass(classname);
System.out.println(clazz.getClassLoader());
Object obj = clazz.newInstance();
Method method = clazz.getDeclaredMethod("sayHello");
method.invoke(obj, null);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
Step5. 执行ClassLoaderTest的main方法
运行结果:
com.github.xch168.classloadertest.NetworkClassLoader@214c265e
Hello from network class.