类加载器定义、委派源码、自定义问题

1 什么是类加载器?

类加载器是用来加载java类到内存空间的;
其作用就是将class文件字节码内容加载到内存中,并将这些静态数据数据转换为方法区的运行时数据结构,在堆中生成代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区类数据的访问入口;

备注:在内存中实例化一个java.lang.Class对象,作为程序访问方法区中的这些类型数据的外部接口(并没有明确规定是在Java堆中,对于HotSpo来说,Class对象存放在方法区中P215)

2 类加载器双亲委派的具体实现过程、源码?

加载过程

findLoadedClass(在虚拟机内存中查找是否已经加载过此类...类缓存的主要问题所在!!!)
parent.loadClass(先让上一层加载器进行加载)
findClass(调用此类加载器所实现的findClass方法进行加载)

就是说:检查 委派 否则加载

(1)当前类加载器从自己已经加载的类中查询是否此类已经加载,如果已经加载则直接返回原来已经加载的类。

(2)如果没有找到,就去委托父类加载器去加载(如代码c = parent.loadClass(name, false)所示)。父类加载器也会采用同样的策略,查看自己已经加载过的类中是否包含这个类,有就返回,没有就委托父类的父类去加载,一直到启动类加载器。因为如果父加载器为空了,就代表使用启动类加载器作为父加载器去加载。

(3)如果启动类加载器加载失败(例如在$JAVA_HOME/jre/lib里未查找到该class),会使用拓展类加载器来尝试加载,继续失败则会使用AppClassLoader来加载,继续失败则会抛出一个异常ClassNotFoundException,然后再调用当前加载器的findClass()方法进行加载。

类加载源的源码跟踪:

package java.lang.ClassLoader;

import ....

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
       throws ClassNotFoundException
   {
       synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
           // First,在虚拟机内存中查找是否已经加载过此类...类缓存的主要问题所在!!! 
           Class<?> c = findLoadedClass(name);
           if (c == null) {
               long t0 = System.nanoTime();
               try {
                   if (parent != null) {
               //先让上一层加载器进行加载
                       c = parent.loadClass(name, false);
                   } else {
                       c = findBootstrapClassOrNull(name);
                   }
               } catch (ClassNotFoundException e) {
                   // ClassNotFoundException thrown if class not found
                   // from the non-null parent class loader
               }

               if (c == null) {
            //调用此类加载器所实现的findClass方法进行加载
                   c = findClass(name);
               }
           }
           if (resolve) {
               resolveClass(c);
           }
           return c;
       }
   }

3 双亲委派模型的好处?

(1)主要是为了安全性,避免用户自己编写的类动态替换 Java的一些核心类,比如 String。

(2)同时也避免了类的重复加载,因为 JVM中区分不同类,不仅仅是根据类名,相同的 class文件被不同的 ClassLoader加载就是不同的两个类。

4 自定义类加载器?

继承ClassLoader ;
实现findClass(String name)方法;
加载自己指定的路径;
源码:MyClassLoader

自定义一个People.java类做例子

public class People {
//该类写在记事本里,在用javac命令行编译成class文件,放在d盘根目录下
    private String name;

    public People() {}

    public People(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String toString() {
        return "I am a people, my name is " + name;
    }

}

自定义一个类加载器,需要继承ClassLoader类,并实现findClass方法。其中defineClass方法可以把二进制流字节组成的文件转换为一个java.lang.Class(只要二进制字节流的内容符合Class文件规范)

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.Channels;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.channels.WritableByteChannel;

public class MyClassLoader extends ClassLoader
{
    public MyClassLoader()
    {
        
    }
    
    public MyClassLoader(ClassLoader parent)
    {
        super(parent);
    }
    
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException
    {
        File file = new File("D:/People.class");
        try{
            byte[] bytes = getClassBytes(file);
            //defineClass方法可以把二进制流字节组成的文件转换为一个java.lang.Class
            Class<?> c = this.defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
            return c;
        } 
        catch (Exception e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
        
        return super.findClass(name);
    }
    
    private byte[] getClassBytes(File file) throws Exception
    {
        // 这里要读入.class的字节,因此要使用字节流
        FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
        FileChannel fc = fis.getChannel();
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        WritableByteChannel wbc = Channels.newChannel(baos);
        ByteBuffer by = ByteBuffer.allocate(1024);
        
        while (true){
            int i = fc.read(by);
            if (i == 0 || i == -1)
            break;
            by.flip();
            wbc.write(by);
            by.clear();
        }
        fis.close();
        return baos.toByteArray();
    }
}

在主函数里使用

//使用自定义类加载器MyClassLoader加载People类
MyClassLoader mcl = new MyClassLoader(); 
Class<?> clazz = Class.forName("People", true, mcl); 
Object obj = clazz.newInstance();
       
System.out.println(obj);
System.out.println(obj.getClass().getClassLoader());//打印出我们的自定义类加载器

结果:


结果
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