欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识!
您现在的位置是: 首页  >  IT编程

Java中ClassLoader类加载学习总结

程序员文章站 2023-12-13 09:48:52
双亲委派模型 类加载这个概念应该算是java语言的一种创新,目的是为了将类的加载过程与虚拟机解耦,达到”通过类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流“的目的。实现这个...

双亲委派模型

类加载这个概念应该算是java语言的一种创新,目的是为了将类的加载过程与虚拟机解耦,达到”通过类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流“的目的。实现这个功能的代码模块就是类加载器。类加载器的基本模型就是大名鼎鼎的双亲委派模型(parents delegation model)。听上去很牛掰,其实逻辑很简单,在需要加载一个类的时候,我们首先判断该类是否已被加载,如果没有就判断是否已被父加载器加载,如果还没有再调用自己的findclass方法尝试加载。基本的模型就是这样(盗图侵删):

Java中ClassLoader类加载学习总结

实现起来也很简单,重点就是classloader类的loadclass方法,源码如下:

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) {
      
      class(c);
    }
    return c;
  }
}

突然感觉被逗了,怎么默认直接就抛了异常呢?其实是因为classloader这个类是一个抽象类,实际在使用时候会写个子类,这个方法会按照需要被重写,来完成业务需要的加载过程。

自定义classloader

在自定义classloader的子类时候,我们常见的会有两种做法,一种是重写loadclass方法,另一种是重写findclass方法。其实这两种方法本质上差不多,毕竟loadclass也会调用findclass,但是从逻辑上讲我们最好不要直接修改loadclass的内部逻辑。

个人认为比较好的做法其实是只在findclass里重写自定义类的加载方法。

为啥说这种比较好呢,因为前面我也说道,loadclass这个方法是实现双亲委托模型逻辑的地方,擅自修改这个方法会导致模型被破坏,容易造成问题。因此我们最好是在双亲委托模型框架内进行小范围的改动,不破坏原有的稳定结构。同时,也避免了自己重写loadclass方法的过程中必须写双亲委托的重复代码,从代码的复用性来看,不直接修改这个方法始终是比较好的选择。

当然,如果是刻意要破坏双亲委托模型就另说。

破坏双亲委托模型

为什么要破坏双亲委托模型呢?

其实在某些情况下,我们可能需要加载两个不同的类,但是不巧的是这两个类的名字完全一样,这时候双亲委托模型就无法满足我们的要求了,我们就要重写loadclass方法破坏双亲委托模型,让同一个类名加载多次。当然,这里说的破坏只是局部意义上的破坏。

但是类名相同了,jvm怎么区别这两个类呢?显然,这并不会造成什么世界观的崩塌,其实类在jvm里并不仅是通过类名来限定的,他还属于加载他的classloader。由不同classloader加载的类其实是互不影响的。

做一个实验。

我们先写两个类:

package com.mythsman.test;
public class hello {
  public void say() {
    system.out.println("this is from hello v1");
  }
}
package com.mythsman.test;
public class hello {
  public void say() {
    system.out.println("this is from hello v2");
  }
}

 

两个类名字一样,唯一的区别是方法的实现不一样。我们先分别编译,然后把生成的class文件重命名为hello.class.1和hello.class.2。

我们的目的是希望能在测试类里分别创建这两个类的实例。

接着我们新建一个测试类com.mythsman.test.main,在主函数里创建两个自定义的classloader:

classloader classloader1=new classloader() {
  @override
  public class<?> loadclass(string s) throws classnotfoundexception {
    try {
      if (s.equals("com.mythsman.test.hello")) {
        byte[] classbytes = files.readallbytes(paths.get("/home/myths/desktop/test/hello.class.1"));
        return defineclass(s, classbytes, 0, classbytes.length);
      }else{
        return super.loadclass(s);
      }
    }catch (ioexception e) {
      throw new classnotfoundexception(s);
    }
  }
};
classloader classloader2=new classloader() {
  @override
  public class<?> loadclass(string s) throws classnotfoundexception {
    try {
      if (s.equals("com.mythsman.test.hello")) {
        byte[] classbytes = files.readallbytes(paths.get("/home/myths/desktop/test/hello.class.2"));
        return defineclass(s, classbytes, 0, classbytes.length);
      }else{
        return super.loadclass(s);
      }
    }catch (ioexception e) {
      throw new classnotfoundexception(s);
    }
  }
};

这两个classloader的用途就是分别关联hello类的两种不同字节码,我们需要读取字节码文件并通过defineclass方法加载成class。注意我们重载的是loadclass方法,如果是重载findclass方法那么由于loadclass方法的双亲委托处理机制,第二个classloader的findclass方法其实并不会被调用。

那我们怎么生成实例呢?显然我们不能直接用类名来引用(名称冲突),那就只能用反射了:

object hellov1=classloader1.loadclass("com.mythsman.test.hello").newinstance();
object hellov2=classloader2.loadclass("com.mythsman.test.hello").newinstance();
hellov1.getclass().getmethod("say").invoke(hellov1);
hellov2.getclass().getmethod("say").invoke(hellov2);

 

输出:

this is from hello v1
this is from hello v2

 

ok,这样就算是完成了两次加载,但是还有几个注意点需要关注下。

两个类的关系是什么

显然这两个类并不是同一个类,但是他们的名字一样,那么类似isinstance of之类的操作符结果是什么样的呢:

system.out.println("class:"+hellov1.getclass());
system.out.println("class:"+hellov2.getclass());
system.out.println("hashcode:"+hellov1.getclass().hashcode());
system.out.println("hashcode:"+hellov2.getclass().hashcode());
system.out.println("classloader:"+hellov1.getclass().getclassloader());
system.out.println("classloader:"+hellov2.getclass().getclassloader());

输出:

class:class com.mythsman.test.hello
class:class com.mythsman.test.hello
hashcode:1581781576
hashcode:1725154839
classloader:com.mythsman.test.main$1@5e2de80c
classloader:com.mythsman.test.main$2@266474c2

 

他们的类名的确是一样的,但是类的hashcode不一样,也就意味着这两个本质不是一个类,而且他们的类加载器也不同(其实就是main的两个内部类)。

这两个类加载器跟系统的三层类加载器是什么关系

以第一个自定义的类加载器为例:

system.out.println(classloader1.getparent().getparent().getparent());
system.out.println(classloader1.getparent().getparent());
system.out.println(classloader1.getparent());
system.out.println(classloader1 );
system.out.println(classloader.getsystemclassloader());

输出:

null
sun.misc.launcher$extclassloader@60e53b93
sun.misc.launcher$appclassloader@18b4aac2
com.mythsman.test.main$1@5e2de80c
sun.misc.launcher$appclassloader@18b4aac2

我们可以看到,第四行就是这个自定义的classloader,他的父亲是appclassloader,爷爷是extclassloader,太爷爷是null,其实就是用c写的bootstrapclassloader。而当前系统的classloader就是这个appclassloader。

当然,这里说的父子关系并不是继承关系,而是组合关系,子classloader保存了父classloader的一个引用(parent)。

上一篇:

下一篇: