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java中類加載器的使用方法

這篇文章運用簡單易懂的例子給大家介紹java中類加載器的使用方法，代碼非常詳細，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

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概述

Java類加載器（ 英語：Java Classloader）是Java運行時環(huán)境（Java Runtime Environment）的一部分，負責動態(tài)加載Java類到 Java虛擬機的內存空間中。類通常是按需加載，即第一次使用該類時才加載。由于有了類加載器，Java運行時系統(tǒng)不需要知道文件與文件系統(tǒng)。學習類加載器時，掌握Java的委派概念很重要。

獲得ClassLoader的途徑

1. 獲得當前類的ClassLoader

clazz.getClassLoader()

2. 獲得當前線程上下文的ClassLoader

Thread.currentThread().getContextClassLoader();

3. 獲得系統(tǒng)的ClassLoader

ClassLoader.getSystemClassLoader()

4. 獲得調用者的ClassLoader

DriverManager.getCallerClassLoader

ClassLoader源碼解析

 

代碼一：

public class Test12 {
    public static void main(String[] args) {
        String[] strings = new String[6];
        System.out.println(strings.getClass().getClassLoader());
        // 運行結果：null

        Test12[] test12s = new Test12[1];
        System.out.println(test12s.getClass().getClassLoader());
        // 運行結果：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

        int[] ints = new int[2];
        System.out.println(ints.getClass().getClassLoader());
        // 運行結果：null
    }
}

loadClass方法

loadClass的源碼如下， loadClass方法加載擁有指定的二進制名稱的Class，默認按照如下順序尋找類：

a）調用findLoadedClass(String)檢查這個類是否被加載

b）調用父類加載器的loadClass方法，如果父類加載器為null，就會調用啟動類加載器

c）調用findClass(String)方法尋找

使用上述步驟如果類被找到且resolve為true，就會去調用resolveClass(Class)方法

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
  throws ClassNotFoundException
{
  synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
      // First, check if the class has already been loaded
      Class<?> c = findLoadedClass(name);
      if (c == null) {
          long t0 = System.nanoTime();
          try {
              if (parent != null) {
                  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) {
              // If still not found, then invoke findClass in order
              // to find the class.
              long t1 = System.nanoTime();
              c = findClass(name);

              // this is the defining class loader; record the stats
              sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
              sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
              sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
          }
      }
      if (resolve) {
          resolveClass(c);
      }
      return c;
  }
}

findClass方法

findClass的源碼如下，findClass尋找擁有指定二進制名稱的類，JVM鼓勵我們重寫此方法，需要自定義加載器遵循雙親委托機制，該方法會在檢查完父類加載器之后被loadClass方法調用，默認返回ClassNotFoundException異常。

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    throw new ClassNotFoundException(name);
}

defineClass方法

defineClass的源碼如下，defineClass方法將一個字節(jié)數(shù)組轉換為Class的實例。

protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len,
                                     ProtectionDomain protectionDomain)
    throws ClassFormatError
{
    protectionDomain = preDefineClass(name, protectionDomain);
    String source = defineClassSourceLocation(protectionDomain);
    Class<?> c = defineClass1(name, b, off, len, protectionDomain, source);
    postDefineClass(c, protectionDomain);
    return c;
}

自定義類加載器

/**
 * 繼承了ClassLoader，這是一個自定義的類加載器
 * @author 夜的那種黑丶
 */
public class ClassLoaderTest extends ClassLoader {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ClassLoaderTest loader = new ClassLoaderTest("loader");
       Class<?> clazz = loader.loadClass("classloader.Test01");
        Object object = clazz.newInstance();
        System.out.println(object);
        System.out.println(object.getClass().getClassLoader());
    }
    //------------------------------以上為測試代碼---------------------------------

    /**
     * 類加載器名稱，標識作用
     */
    private String classLoaderName;

    /**
     * 從磁盤讀物字節(jié)碼文件的擴展名
     */
    private String fileExtension = ".class";

    /**
     * 創(chuàng)建一個類加載器對象，將系統(tǒng)類加載器當做該類加載器的父加載器
     * @param classLoaderName 類加載器名稱
     */
    private ClassLoaderTest(String classLoaderName) {
        // 將系統(tǒng)類加載器當做該類加載器的父加載器
        super();
        this.classLoaderName = classLoaderName;
    }

    /**
     * 創(chuàng)建一個類加載器對象，顯示指定該類加載器的父加載器
     * 前提是需要有一個類加載器作為父加載器
     * @param parent 父加載器
     * @param classLoaderName 類加載器名稱
     */
    private ClassLoaderTest(ClassLoader parent, String classLoaderName) {
        // 顯示指定該類加載器的父加載器
        super(parent);
        this.classLoaderName = classLoaderName;
    }

    /**
     * 尋找擁有指定二進制名稱的類，重寫ClassLoader類的同名方法，需要自定義加載器遵循雙親委托機制
     * 該方法會在檢查完父類加載器之后被loadClass方法調用
     * 默認返回ClassNotFoundException異常
     * @param className 類名
     * @return Class的實例
     * @throws ClassNotFoundException 如果類不能被找到，拋出此異常
     */
    @Override
    protected Class<?> findClass(String className) throws ClassNotFoundException {
        byte[] data = this.loadClassData(className);
        /*
         * 通過defineClass方法將字節(jié)數(shù)組轉換為Class
         * defineClass：將一個字節(jié)數(shù)組轉換為Class的實例，在使用這個Class之前必須要被解析
         */
        return this.defineClass(className, data, 0 , data.length);
    }

    /**
     * io操作，根據(jù)類名找到對應文件，返回class文件的二進制信息
     * @param className 類名
     * @return class文件的二進制信息
     * @throws ClassNotFoundException 如果類不能被找到，拋出此異常
     */
    private byte[] loadClassData(String className) throws ClassNotFoundException {
        InputStream inputStream = null;
        byte[] data;
        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = null;

        try {
            this.classLoaderName = this.classLoaderName.replace(".", "/");
            inputStream = new FileInputStream(new File(className + this.fileExtension));
            byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();

            int ch;
            while (-1 != (ch = inputStream.read())) {
                byteArrayOutputStream.write(ch);
            }

            data = byteArrayOutputStream.toByteArray();
        } catch (Exception e) {
            throw new ClassNotFoundException();
        } finally {
            try {
                if (inputStream != null) {
                    inputStream.close();
                }
                if (byteArrayOutputStream != null) {
                    byteArrayOutputStream.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return data;
    }
}

以上是一段自定義類加載器的代碼，我們執(zhí)行這段代碼

classloader.Test01@7f31245a
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

可以看見，這段代碼中進行類加載的類加載器還是系統(tǒng)類加載器（AppClassLoader）。這是因為jvm的雙親委托機制造成的，private ClassLoaderTest(String classLoaderName)將系統(tǒng)類加載器當做我們自定義類加載器的父加載器，jvm的雙親委托機制使自定義類加載器委托系統(tǒng)類加載器完成加載。

改造以下代碼，添加一個path屬性用來指定類加載位置：

public class ClassLoaderTest extends ClassLoader {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ClassLoaderTest loader = new ClassLoaderTest("loader");
        loader.setPath("/home/fanxuan/Study/java/jvmStudy/out/production/jvmStudy/");
        Class<?> clazz = loader.loadClass("classloader.Test01");
        System.out.println("class:" + clazz);

        Object object = clazz.newInstance();
        System.out.println(object);
        System.out.println(object.getClass().getClassLoader());
    }
    //------------------------------以上為測試代碼---------------------------------

    /**
     * 從指定路徑加載
     */
    private String path;

    ......
    
    /**
     * io操作，根據(jù)類名找到對應文件，返回class文件的二進制信息
     * @param className 類名
     * @return class文件的二進制信息
     * @throws ClassNotFoundException 如果類不能被找到，拋出此異常
     */
    private byte[] loadClassData(String className) throws ClassNotFoundException {
        InputStream inputStream = null;
        byte[] data;
        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = null;

        className = className.replace(".", "/");

        try {
            this.classLoaderName = this.classLoaderName.replace(".", "/");
            inputStream = new FileInputStream(new File(this.path + className + this.fileExtension));
            byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();

            int ch;
            while (-1 != (ch = inputStream.read())) {
                byteArrayOutputStream.write(ch);
            }

            data = byteArrayOutputStream.toByteArray();
        } catch (Exception e) {
            throw new ClassNotFoundException();
        } finally {
            try {
                if (inputStream != null) {
                    inputStream.close();
                }
                if (byteArrayOutputStream != null) {
                    byteArrayOutputStream.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return data;
    }

    public void setPath(String path) {
        this.path = path;
    }
}

運行一下

class:class classloader.Test01
classloader.Test01@7f31245a
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

修改一下測試代碼，并刪除工程下的Test01.class文件

public static void main(String[] args) throws Exception {
    ClassLoaderTest loader = new ClassLoaderTest("loader");
   loader.setPath("/home/fanxuan/桌面/");
    Class<?> clazz = loader.loadClass("classloader.Test01");
    System.out.println("class:" + clazz);

    Object object = clazz.newInstance();
    System.out.println(object);
    System.out.println(object.getClass().getClassLoader());
}

運行一下

class:class classloader.Test01
classloader.Test01@135fbaa4
classloader.ClassLoaderTest@7f31245a

分析

改造后的兩塊代碼，第一塊代碼中加載類的是系統(tǒng)類加載器AppClassLoader，第二塊代碼中加載類的是自定義類加載器ClassLoaderTest。是因為ClassLoaderTest會委托他的父加載器AppClassLoader加載class，第一塊代碼的path直接是工程下，AppClassLoader可以加載到，而第二塊代碼的path在桌面目錄下，所以AppClassLoader無法加載到，然后ClassLoaderTest自身嘗試加載并成功加載到。如果第二塊代碼工程目錄下的Test01.class文件沒有被刪除，那么依然是AppClassLoader加載。

再來測試一塊代碼

public static void main(String[] args) throws Exception {
    ClassLoaderTest loader = new ClassLoaderTest("loader");
    loader.setPath("/home/fanxuan/Study/java/jvmStudy/out/production/jvmStudy/");
    Class<?> clazz = loader.loadClass("classloader.Test01");
    System.out.println("class:" + clazz.hashCode());

    Object object = clazz.newInstance();
    System.out.println(object.getClass().getClassLoader());

    ClassLoaderTest loader2 = new ClassLoaderTest("loader");
    loader2.setPath("/home/fanxuan/Study/java/jvmStudy/out/production/jvmStudy/");
    Class<?> clazz2 = loader2.loadClass("classloader.Test01");
    System.out.println("class:" + clazz2.hashCode());

    Object object2 = clazz2.newInstance();
    System.out.println(object2.getClass().getClassLoader());
}

結果顯而易見，類由系統(tǒng)類加載器加載，并且clazz和clazz2是相同的。

class:2133927002
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
class:2133927002
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

再改造一下

public static void main(String[] args) throws Exception {
    ClassLoaderTest loader = new ClassLoaderTest("loader");
    loader.setPath("/home/fanxuan/桌面/");
    Class<?> clazz = loader.loadClass("classloader.Test01");
    System.out.println("class:" + clazz.hashCode());

    Object object = clazz.newInstance();
    System.out.println(object.getClass().getClassLoader());

    ClassLoaderTest loader2 = new ClassLoaderTest("loader2");
    loader2.setPath("/home/fanxuan/桌面/");
    Class<?> clazz2 = loader2.loadClass("classloader.Test01");
    System.out.println("class:" + clazz2.hashCode());

    Object object2 = clazz2.newInstance();
    System.out.println(object2.getClass().getClassLoader());
}

運行結果

class:325040804
classloader.ClassLoaderTest@7f31245a
class:621009875
classloader.ClassLoaderTest@45ee12a7

ClassLoaderTest是顯而易見，但是clazz和clazz2是不同的，這是因為類加載器的命名空間的原因。

我們可以通過設置父類加載器來讓loader和loader2處于同一命名空間

public static void main(String[] args) throws Exception {
    ClassLoaderTest loader = new ClassLoaderTest("loader");
    loader.setPath("/home/fanxuan/桌面/");
    Class<?> clazz = loader.loadClass("classloader.Test01");
    System.out.println("class:" + clazz.hashCode());

    Object object = clazz.newInstance();
    System.out.println(object.getClass().getClassLoader());

    ClassLoaderTest loader2 = new ClassLoaderTest(loader, "loader2");
    loader2.setPath("/home/fanxuan/桌面/");
    Class<?> clazz2 = loader2.loadClass("classloader.Test01");
    System.out.println("class:" + clazz2.hashCode());

    Object object2 = clazz2.newInstance();
    System.out.println(object2.getClass().getClassLoader());
}

運行結果

class:325040804
classloader.ClassLoaderTest@7f31245a
class:325040804
classloader.ClassLoaderTest@7f31245a

擴展：命名空間

1. 每個類加載器都有自己的命名空間，命名空間由該加載器及所有的父加載器所加載的類組成

2. 在同一命名空間中，不會出現(xiàn)類的完整名字（包括類的包名）相同的兩個類

3. 在不同的命名空間中，有可能會出現(xiàn)類的完整名字（包括類的包名）相同的兩個類

關于java中類加載器的使用方法就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。

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