如何实现自定义类加载器_开发者不可以自定义类加载器

2022-10-04 09:56:58 浏览数 (1)

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

  • 为什么要有类加载器
  • 类加载的过程
  • 初识类加载器
  • 类加载机制
  • 自定义类加载器
为什么要有类加载器

我们知道java中所有的二进制文件，最后都是要放在jvm中解释运行的。纯粹的二进制文件，其实并没有什么卵用。jvm在第一次使用或者预加载时，都要将某个类的二进制文件加载进去，这时候不可避免的需要用到一个加载的触手，就是这个类加载器啦。

类的加载过程

简单来说，一般可分为加载、连接、初始化三个过程。

加载，顾名思义，就是将类的class文件读入到内存中，创建一个Class对象，你可能已经知道了，java中所有的类都是Class类的实例。jvm已经中提供了一些系统类加载器。

连接，我的理解就是将这些二进制数据放到jre中，准备初始化。而这一步一般也可分作三个阶段：

  • 验证：保证类没有被加载跑偏，而且结构没被破坏；
  • 准备：为各种变量分配内存空间，并设置它们的初始值；
  • 解析：把类中的符号引用转换为直接引用；

初始化，主要就是类变量进行初始化，这里一般指static声明的变量，或者静态代码块。这里需要提一下，熟悉构造器的童鞋应该都有这样的体验：java中的类其实都很“孝顺”的——调用自己构造器之前，必先调用父类的构造器。初始化也是如此，如果该类的直接父类没有被初始化，则需要先初始化它的直接父类，如此调用直到Object类。另外由static final修饰的常量，一般在编译时值已经确定，通过类来访问它时则不会再对其进行初始化，有点类似于直接量。

初识类加载器

前面已经说过，类加载器负责将.classs文件加载到内存中，同时生成一个Class对象，当下一个次需要加载时，JVM中如果存在同一个类，那么加载就不会继续。有童鞋可能已经有问题了：怎么判断是不是需要再加载呢？也就是说啥样的两个类才算同一个类？

对了，名字一样。在Java中，一个类通常会用它的命名空间（包名 类名）来作为它的唯一标识。Jvm中进一步约束了条件，通常会把命名空间和其类加载器作为它的唯一标识，也就是说同一个类必须满足包名、类名、加载器都一样才行。举个例子来讲，我们现在有一个fruit包，里面有一个Apple类，被类加载器classloader1加载了，那么这个类的实例在Jvm中就可以标识为（Apple,fruit,classloader1），很明显Jvm认为它与（Apple,fruit,classloader2）并不是同一个类（即所谓的ClassLoader隔离）。根加载器

一般的，Jvm中的加载器如果按照继承来分，可分为ClassLoader子类和非ClassLoader子类，如果按照层次结构来分，则可分为这三种：

  • 根类加载器（Bootstrap ClassLoader）,主要加载Java的核心类库，它就不是ClassLoader的子类，由更屌的c 实现的；
  • 扩展类加载器（Extension ClassLoader），主要负责加载jre扩展目录中jar包的类，就是另外添加的放在扩展路径下的jar文件；
  • 系统类加载器（System ClassLoader）,这个就更常见了，你写的java文件或者classpath变量所指向的jar包和类，都是靠它来加载的。
类加载机制
  • 全盘负责
  • 父类委托
  • 缓存机制
自定义类加载器

由上面图很容易发现除了根类加载器之外，所有的类加载器都是ClassLoader的子类。那我们现在要自定义自己的类加载器，很自然地就要继承自ClassLoader。源码中提供了大量需要我们重写的方法，其中有两个是比较关键的：

loadClass():是ClassLoader的入口，加载器可根据类名来加载指定类对应的Class对象；

findClass():根据指定名来查找类；

两个方法关系紧密，如下图所示:

这下明白通常推荐重写findClass()而不是loadClass()的原因了吧，重写findClass()不仅简单，而且还能都避免覆盖默认加载器的父类委托、缓存机制等，一举果有两虎之功呃。

再来一张它们的类关系图吧

有了上面的基础，下面我们动手写自己的类加载器：

代码语言：javascript复制
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
/** * @param args * @throws ClassNotFoundException * @throws SecurityException * @throws NoSuchMethodException * @throws InvocationTargetException * @throws IllegalArgumentException * @throws IllegalAccessException */
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException,SecurityException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
// TODO Auto-generated method stub
if (args.length == 0) {
System.out.println("没有类啊");
}
// 取出第一个参数，就是需要运行的类
String procressClass = args[0];
// 剩余参数为运行目标类的参数，将这些参数复制到一个新数组中
String[] procress = new String[args.length - 1];
System.arraycopy(args, 1, procress, 0, procress.length);
MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader();
Class<?> class1 = myClassLoader.loadClass(procressClass);
Method main = class1.getMethod("main", (new 
String[0]).getClass());
Object argsArray[] = { procress };
main.invoke(null, argsArray);
}
/** * @TODO 读取文件内容 */
public byte[] getBytes(String fileName) {
File file = new File(fileName);
long len = file.length();
byte[] raw = new byte[(int) len];
try {
FileInputStream fileInputStream =
new FileInputStream(file);
try {
int r = fileInputStream.read(raw);
fileInputStream.close();
if (r != len)
throw new IOException("fail to read the file...");
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return raw;
} catch (FileNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return null;
}
/** * @TODO 编译java文件 */
public boolean complie(String javaFile) {
System.out.println("正在编译...");
Process process = null;
try {
process = Runtime.getRuntime().exec("javac "   javaFile);
try {
process.waitFor();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
int result = process.exitValue();
return result == 0;
}
/** * @TODO 关键，重写findClass方法 */
@Override
protected Class<?> findClass(String arg0) throws ClassNotFoundException {
// TODO Auto-generated method stub
Class<?> class1 = null;
String filePath = arg0.replaceAll(".", "/");
String className = filePath   ".class";
String javaName = filePath   ".java";
File javaFile = new File(javaName);
File classFile = new File(className);
if (javaFile.exists()
&& (!classFile.exists() || javaFile.lastModified() > classFile .lastModified())) {
if (!complie(javaName) || !classFile.exists()) {
throw new ClassNotFoundException(javaName   " Class找不到");
}
}
if (classFile.exists()) {
byte[] raw = getBytes(className);
class1 = defineClass(arg0, raw, 0, raw.length);
}
if (class1 == null) {
throw new ClassNotFoundException(javaName   " 加载失败");
}
return class1;
}
}

下面再写一个测试类：

代码语言：javascript复制
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
for (String arg : args) {
System.out.println("运行时的参数： "   arg);
}
}
}

然后无需编译，在命令行下运行：

代码语言：javascript复制
java MyClassLoader ClassLoaderTest 自定义类加载器

是不是就看到输出啦^_^

值得说明的是，ClassLoader里面还提供了许多功能强大的方法，如final defineClass(),findSystemClass()等，这些都由jvm封装好了，职能明确，无需重写，有兴趣的低头看源码吧

代码附上了部分注释，有疑问的童鞋欢迎吐槽拍砖。

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