类加载器

2022-05-06 08:47:01 浏览数 (1)

回顾一下类加载过程

类加载过程:加载->连接->初始化。连接过程又可分为三步:验证->准备->解析。

一个非数组类的加载阶段(加载阶段获取类的二进制字节流的动作)是可控性最强的阶段,这一步我们可以去自定义类加载器去控制字节流的获取方式(重写一个类加载器的 loadClass() 方法)。

数组类型不通过类加载器创建,它由 Java 虚拟机直接创建。

所有的类都由类加载器加载,加载的作用就是将 .class文件加载到内存。

类加载器总结

JVM 中内置了三个重要的 ClassLoader,除了 BootstrapClassLoader 其他类加载器均由 Java 实现且全部继承自java.lang.ClassLoader

  1. BootstrapClassLoader(启动类加载器) :最顶层的加载类,由 C 实现,负责加载 %JAVA_HOME%/lib目录下的 jar 包和类或者被 -Xbootclasspath参数指定的路径中的所有类。
  2. ExtensionClassLoader(扩展类加载器) :主要负责加载 %JRE_HOME%/lib/ext 目录下的 jar 包和类,或被 java.ext.dirs 系统变量所指定的路径下的 jar 包。
  3. AppClassLoader(应用程序类加载器) :面向我们用户的加载器,负责加载当前应用 classpath 下的所有 jar 包和类。

双亲委派模型

双亲委派模型介绍

每一个类都有一个对应它的类加载器。

系统中的 ClassLoader 在协同工作的时候会默认使用 双亲委派模型 。

即在类加载的时候,系统会首先判断当前类是否被加载过。已经被加载的类会直接返回,否则才会尝试加载。

加载的时候,首先会把该请求委派给父类加载器的 loadClass() 处理,因此所有的请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器 BootstrapClassLoader 中。

当父类加载器无法处理时,才由自己来处理。当父类加载器为 null 时,会使用启动类加载器 BootstrapClassLoader 作为父类加载器。

 每个类加载都有一个父类加载器,我们通过下面的程序来验证。

代码语言:javascript复制
public class ClassLoaderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("ClassLodarDemo's ClassLoader is "   ClassLoaderDemo.class.getClassLoader());
        System.out.println("The Parent of ClassLodarDemo's ClassLoader is "   ClassLoaderDemo.class.getClassLoader().getParent());
        System.out.println("The GrandParent of ClassLodarDemo's ClassLoader is "   ClassLoaderDemo.class.getClassLoader().getParent().getParent());
    }
}

Output

ClassLodarDemo's ClassLoader is sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2 The Parent of ClassLodarDemo's ClassLoader is sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1b6d3586 The GrandParent of ClassLodarDemo's ClassLoader is null

AppClassLoader的父类加载器为ExtClassLoader, ExtClassLoader的父类加载器为 null,null 并不代表ExtClassLoader没有父类加载器,而是 BootstrapClassLoader 。

其实这个双亲翻译的容易让别人误解,我们一般理解的双亲都是父母,这里的双亲更多地表达的是“父母这一辈”的人而已,并不是说真的有一个 Mother ClassLoader 和一个 Father ClassLoader 。

另外,类加载器之间的“父子”关系也不是通过继承来体现的,是由“优先级”来决定。官方 API 文档对这部分的描述如下:

The Java platform uses a delegation model for loading classes.  The basic idea is that every class loader has a "parent" class loader.  When loading a class, a class loader first "delegates" the search for the class to its parent class loader before attempting to find the class itself.

双亲委派模型实现源码分析

双亲委派模型的实现代码非常简单,逻辑非常清晰,都集中在 java.lang.ClassLoader 的 loadClass() 中,相关代码如下所示。

代码语言:javascript复制
private final ClassLoader parent;
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // 首先,检查请求的类是否已经被加载过
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    if (parent != null) {//父加载器不为空,调用父加载器loadClass()方法处理
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {//父加载器为空,使用启动类加载器 BootstrapClassLoader 加载
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                   //抛出异常说明父类加载器无法完成加载请求
                }

                if (c == null) {
                    long t1 = System.nanoTime();
                    //自己尝试加载
                    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;
        }
    }

双亲委派模型的好处

双亲委派模型保证了 Java 程序的稳定运行,可以避免类的重复加载(JVM 区分不同类的方式不仅仅根据类名,相同的类文件被不同的类加载器加载产生的是两个不同的类),

也保证了 Java 的核心 API 不被篡改。如果没有使用双亲委派模型,而是每个类加载器加载自己的话就会出现一些问题,比如我们编写一个称为 java.lang.Object 类的话,那么程序运行的时候,系统就会出现多个不同的 Object 类。

如果我们不想用双亲委派模型怎么办?

自定义加载器的话,需要继承 ClassLoader 。如果我们不想打破双亲委派模型,就重写 ClassLoader 类中的 findClass() 方法即可

无法被父类加载器加载的类最终会通过这个方法被加载。

但是,如果想打破双亲委派模型则需要重写 loadClass() 方法

自定义类加载器

除了 BootstrapClassLoader 其他类加载器均由 Java 实现且全部继承自java.lang.ClassLoader。如果我们要自定义自己的类加载器,很明显需要继承 ClassLoader

参考

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