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Java中ClassLoader類加載學習總結

2024-07-13 10:14:53
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來源:轉載
供稿:網友

 

雙親委派模型

類加載這個概念應該算是Java語言的一種創新,目的是為了將類的加載過程與虛擬機解耦,達到”通過類的全限定名來獲取描述此類的二進制字節流“的目的。實現這個功能的代碼模塊就是類加載器。類加載器的基本模型就是大名鼎鼎的雙親委派模型(Parents Delegation Model)。聽上去很牛掰,其實邏輯很簡單,在需要加載一個類的時候,我們首先判斷該類是否已被加載,如果沒有就判斷是否已被父加載器加載,如果還沒有再調用自己的findClass方法嘗試加載。基本的模型就是這樣(盜圖侵刪):

Java,ClassLoader,類加載

實現起來也很簡單,重點就是ClassLoader類的loadClass方法,源碼如下:

 

 

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;  }}

突然感覺被逗了,怎么默認直接就拋了異常呢?其實是因為ClassLoader這個類是一個抽象類,實際在使用時候會寫個子類,這個方法會按照需要被重寫,來完成業務需要的加載過程。

自定義ClassLoader

在自定義ClassLoader的子類時候,我們常見的會有兩種做法,一種是重寫loadClass方法,另一種是重寫findClass方法。其實這兩種方法本質上差不多,畢竟loadClass也會調用findClass,但是從邏輯上講我們最好不要直接修改loadClass的內部邏輯。

個人認為比較好的做法其實是只在findClass里重寫自定義類的加載方法。

為啥說這種比較好呢,因為前面我也說道,loadClass這個方法是實現雙親委托模型邏輯的地方,擅自修改這個方法會導致模型被破壞,容易造成問題。因此我們最好是在雙親委托模型框架內進行小范圍的改動,不破壞原有的穩定結構。同時,也避免了自己重寫loadClass方法的過程中必須寫雙親委托的重復代碼,從代碼的復用性來看,不直接修改這個方法始終是比較好的選擇。

當然,如果是刻意要破壞雙親委托模型就另說。

破壞雙親委托模型

為什么要破壞雙親委托模型呢?

其實在某些情況下,我們可能需要加載兩個不同的類,但是不巧的是這兩個類的名字完全一樣,這時候雙親委托模型就無法滿足我們的要求了,我們就要重寫loadClass方法破壞雙親委托模型,讓同一個類名加載多次。當然,這里說的破壞只是局部意義上的破壞。

但是類名相同了,jvm怎么區別這兩個類呢?顯然,這并不會造成什么世界觀的崩塌,其實類在jvm里并不僅是通過類名來限定的,他還屬于加載他的ClassLoader。由不同ClassLoader加載的類其實是互不影響的。

做一個實驗。

我們先寫兩個類:

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");  }}

 

兩個類名字一樣,唯一的區別是方法的實現不一樣。我們先分別編譯,然后把生成的class文件重命名為Hello.class.1和Hello.class.2。

我們的目的是希望能在測試類里分別創建這兩個類的實例。

接著我們新建一個測試類com.mythsman.test.Main,在主函數里創建兩個自定義的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);    }  }};

 

這兩個ClassLoader的用途就是分別關聯Hello類的兩種不同字節碼,我們需要讀取字節碼文件并通過defineClass方法加載成class。注意我們重載的是loadClass方法,如果是重載findClass方法那么由于loadClass方法的雙親委托處理機制,第二個ClassLoader的findClass方法其實并不會被調用。

那我們怎么生成實例呢?顯然我們不能直接用類名來引用(名稱沖突),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);

 

輸出:

 

 

This is from Hello v1This is from Hello v2

 

OK,這樣就算是完成了兩次加載,但是還有幾個注意點需要關注下。

兩個類的關系是什么

顯然這兩個類并不是同一個類,但是他們的名字一樣,那么類似isinstance of之類的操作符結果是什么樣的呢:

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());

輸出:

 

 

class:class com.mythsman.test.Helloclass:class com.mythsman.test.HellohashCode:1581781576hashCode:1725154839classLoader:com.mythsman.test.Main$1@5e2de80cclassLoader:com.mythsman.test.Main$2@266474c2

 

他們的類名的確是一樣的,但是類的hashcode不一樣,也就意味著這兩個本質不是一個類,而且他們的類加載器也不同(其實就是Main的兩個內部類)。

這兩個類加載器跟系統的三層類加載器是什么關系

以第一個自定義的類加載器為例:

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());

 

輸出:

nullsun.misc.Launcher$ExtClassLoader@60e53b93sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2com.mythsman.test.Main$1@5e2de80csun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

 

 
我們可以看到,第四行就是這個自定義的ClassLoader,他的父親是AppClassLoader,爺爺是ExtClassLoader,太爺爺是null,其實就是用C寫的BootStrapClassLoader。而當前系統的ClassLoader就是這個AppClassLoader。

 

當然,這里說的父子關系并不是繼承關系,而是組合關系,子ClassLoader保存了父ClassLoader的一個引用(parent)。


注:相關教程知識閱讀請移步到JAVA教程頻道。
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