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类加载器ClassLoader

程序员文章站 2022-07-03 14:40:45
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上篇文章说到,Class类可以通过一个类的全限定名去加载类,那么底层是如何去加载的呢?这就是我们今天要聊的类加载器ClassLoader,其可以通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流,也即是将编译过后的Class文件加载到内存中。

 

需要注意的是,即使是同一个类,类加载器不一样,就必定不相等。

例如自定义了一个类加载器跟JVM默认加载器进行比对

/** *自定义类加载器 */class MyClassLoader extends ClassLoader {    //类加载需要用到包名    String packageName;    public MyClassLoader(String packageName) throws ClassNotFoundException {        this.packageName = packageName;    }    @Override    public Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        String filename = name + ".class";
        name = packageName+"."+name.substring(name.lastIndexOf("/")+1);
        InputStream is = null;
        try {
            is = new FileInputStream(new File(filename));
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        if (is == null) {
            return super.findClass(name);
        }
        try {
            byte[] bytes = new byte[is.available()];
            is.read(bytes);
            //根据class对应的二进制文件,调用defineClass
            return defineClass(name,bytes,0,bytes.length);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}
//参数是包名,类加载需要用到包名 
MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader("com.liusy.lang");
//参数是java文件编译过后的全路径
Object obj = myClassLoader.loadClass("H:/Code/IDEACODE/java_source_code/out/production/java_source_code/com/liusy/lang/ClassSource");
System.out.println(obj);System.out.println(obj instanceof ClassSource);

上述代码执行结果如下

类加载器ClassLoader

 

Java的3种类加载器

1、Bootstrap ClassLoader,*加载器。

启动类加载器,加载$JAVA_HOME$/jre/lib下的核心类库,也是所有加载器的*父类,由c++所写。也可以用JVM参数-Xbootclasspath指定其加载的目录。

//查看其加载的jar包信息
Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs()

类加载器ClassLoader

 

2、Extension ClassLoader,扩展类加载器

负责加载$JAVA_HOME$/jre/lib/ext目录中的jar文件,是Application ClassLoader的父类。

//查看其加载的jar包信息
URL[] urLs = ((URLClassLoader) ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent()).getURLs();

类加载器ClassLoader

 

3、Application ClassLoader,应用程序类加载器

系统默认加载器,负责加载用户类所在路径的类信息。可以由ClassLoader.getSystemClassLoader()直接获取。

下图是获取系统类加载器以及获取其父类,可以看到,AppClassLoader的父类就是ExtClassLoader,而ExtClassLoader的父类是null,这是因为*加载器BootstrapClassLoader是用C++所写,java无法获取其信息。

类加载器ClassLoader

 

JVM的双亲委派模型(保证父类加载器会先加载类)

工作流程:如果一个类加载器收到了类加载的请求,首先不会自己去尝试加载此类,而是把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都会传送到顶层的启动类加载器中,只有当父加载器反馈无法完成此类的加载请求时,子加载器才会尝试自己去加载。

 

就是默认加载器不会一开始就去加载,一直往上抛,抛到最顶层,如果到最顶层了,此时又不能加载类,就会往下抛,直到加载完为止。

 

具体如下图

类加载器ClassLoader

 

这个双亲委派特性体现在ClassLoader类的loadClass方法中

 //name:类的全限定名
 //resolve:是否链接到指定的类 
 protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException{    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {        //查看是否已被加载,如果是,则直接返回
        Class<?> c = findLoadedClass(name);        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();            try {
                //parent是父加载器,也就是一直往上抛
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    //没有父加载器,直接找*加载器
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);                }            } catch (ClassNotFoundException e) {
            }            if (c == null) {
                long t1 = System.nanoTime();                //父类加载器无法加载的时候
                //用自定义加载器去加载
                c = findClass(name);            }        }        if (resolve) {
            //链接到指定的类
            resolveClass(c);        }        return c;
    }}

上面的loadClass方法开头有一个加锁的代码,加锁的对象的getClassLoadingLock是这个方法返回的。

protected Object getClassLoadingLock(String className) {
    Object lock = this;
    //parallelLockMap是一个Map对象
    //parallelLockMap为空,则直接返回当前ClassLoader
    if (parallelLockMap != null) {
        Object newLock = new Object();
        //className作为key,如果存在,则直接返回旧值,如果不存在,
        //则将newLock作为value存入,此时lock就是newLock
        lock = parallelLockMap.putIfAbsent(className, newLock);
        if (lock == null) {
            lock = newLock;
        }
    }
    return lock;
}

而parallelLockMap 是什么东西呢?如下,是一个ConcurrentHashMap对象,文档显示是该类不为null的时候当前加载器就具有并行的功能。

private final ConcurrentHashMap<String, Object> parallelLockMap;
private ClassLoader(Void unused, ClassLoader parent) {
    this.parent = parent;
    //ParallelLoaders是静态内部类
    if (ParallelLoaders.isRegistered(this.getClass())) {
        parallelLockMap = new ConcurrentHashMap<>();
        package2certs = new ConcurrentHashMap<>();
        domains = Collections.synchronizedSet(new HashSet<ProtectionDomain>());
        assertionLock = new Object();
    } else {
        // no finer-grained lock; lock on the classloader instance
        parallelLockMap = null;
        package2certs = new Hashtable<>();
        domains = new HashSet<>();
        assertionLock = this;
    }}
private static class ParallelLoaders {
        private ParallelLoaders() {}
        //拥有并行能力的set集合  
        private static final Set<Class<? extends ClassLoader>> loaderTypes =
            Collections.newSetFromMap(
                new WeakHashMap<Class<? extends ClassLoader>, Boolean>());
        static {
            synchronized (loaderTypes) { loaderTypes.add(ClassLoader.class); }
        }
        //往set集合上添加拥有并行能力的ClassLoader
        static boolean register(Class<? extends ClassLoader> c) {
            synchronized (loaderTypes) {
                if (loaderTypes.contains(c.getSuperclass())) {
                    loaderTypes.add(c);
                    return true;
                } else {
                    return false;
                }
            }
        }
        //判断某个ClassLoader是否拥有并行能力
        static boolean isRegistered(Class<? extends ClassLoader> c) {
            synchronized (loaderTypes) {
                return loaderTypes.contains(c);
            }
        }
    }

另外,自定义类加载器官方推荐是重写findClass()方法,这样可以确保是符合双亲委派模型的。

 

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