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Java ClassLoader原理詳細分析2016

JAVA認證 閱讀(2.3W)

JVM的ClassLoader分三層,分別為Bootstrap ClassLoader,Extension ClassLoader,System ClassLoader,他們不是類繼承的父子關係,是邏輯上的上下級關係。那麼Java ClassLoader原理分析,希望對大家有所幫助!

Java ClassLoader原理詳細分析2016

  一、什麼是ClassLoader?

大家都知道,當我們寫好一個Java程式之後,不是管是CS還是BS應用,都是由若干個s檔案組織而成的一個完整的Java應用程式,當程式在執行時,即會呼叫該程式的一個入口函式來呼叫系統的相關功能,而這些功能都被封裝在不同的class檔案當中,所以經常要從這個class檔案中要呼叫另外一個class檔案中的方法,如果另外一個檔案不存在的,則會引發系統異常。而程式在啟動的時候,並不會一次性載入程式所要用的所有class檔案,而是根據程式的需要,通過Java的類載入機制(ClassLoader)來動態載入某個class檔案到記憶體當中的,從而只有class檔案被載入到了記憶體之後,才能被其它class所引用。所以ClassLoader就是用來動態載入class檔案到記憶體當中用的。

  二、Java預設提供的三個ClassLoader

BootStrap ClassLoader:稱為啟動類載入器,是Java類載入層次中最頂層的類載入器,負責載入JDK中的核心類庫,如:、、等,可通過如下程式獲得該類載入器從哪些地方載入了相關的jar或class檔案:

URL[] urls = ootstrapClassPath()RLs();

for (int i = 0; i < th; i++) {

tln(urls[i]ternalForm());

}

以下內容是上述程式從本機JDK環境所獲得的結果:

file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/

file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/

file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/

file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/

file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/

file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/

file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.6.0_22/jre/classes/

其實上述結果也是通過查詢這個系統屬性所得知的。

tln(roperty(""));

列印結果:C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jrelib;C:Program FilesJavajdk1.6.0_22jreclasses

Extension ClassLoader:稱為擴充套件類載入器,負責載入Java的擴充套件類庫,預設載入JAVA_HOME/jre/lib/ext/目下的所有jar。

App ClassLoader:稱為系統類載入器,負責載入應用程式classpath目錄下的所有jar和class檔案。

注意: 除了Java預設提供的三個ClassLoader之外,使用者還可以根據需要定義自已的ClassLoader,而這些自定義的ClassLoader都必須繼承自sLoader類,也包括Java提供的另外二個ClassLoader(Extension ClassLoader和App ClassLoader)在內,但是Bootstrap ClassLoader不繼承自ClassLoader,因為它不是一個普通的Java類,底層由C++編寫,已嵌入到了JVM核心當中,當JVM啟動後,Bootstrap ClassLoader也隨著啟動,負責載入完核心類庫後,並構造Extension ClassLoader和App ClassLoader類載入器。

  三、ClassLoader載入類的原理

1、原理介紹

ClassLoader使用的是雙親委託模型來搜尋類的,每個ClassLoader例項都有一個父類載入器的引用(不是繼承的關係,是一個包含的關係),虛擬機器內建的類載入器(Bootstrap ClassLoader)本身沒有父類載入器,但可以用作其它ClassLoader例項的的父類載入器。當一個ClassLoader例項需要載入某個類時,它會試圖親自搜尋某個類之前,先把這個任務委託給它的父類載入器,這個過程是由上至下依次檢查的,首先由最頂層的類載入器Bootstrap ClassLoader試圖載入,如果沒載入到,則把任務轉交給Extension ClassLoader試圖載入,如果也沒載入到,則轉交給App ClassLoader 進行載入,如果它也沒有載入得到的話,則返回給委託的發起者,由它到指定的檔案系統或網路等URL中載入該類。如果它們都沒有載入到這個類時,則丟擲ClassNotFoundException異常。否則將這個找到的類生成一個類的定義,並將它載入到記憶體當中,最後返回這個類在記憶體中的Class例項物件。

2、為什麼要使用雙親委託這種模型呢?

因為這樣可以避免重複載入,當父親已經載入了該類的時候,就沒有必要子ClassLoader再載入一次。考慮到安全因素,我們試想一下,如果不使用這種委託模式,那我們就可以隨時使用自定義的String來動態替代java核心api中定義的型別,這樣會存在非常大的安全隱患,而雙親委託的方式,就可以避免這種情況,因為String已經在啟動時就被引導類載入器(Bootstrcp ClassLoader)載入,所以使用者自定義的ClassLoader永遠也無法載入一個自己寫的String,除非你改變JDK中ClassLoader搜尋類的預設演算法。

3、 但是JVM在搜尋類的.時候,又是如何判定兩個class是相同的呢?

JVM在判定兩個class是否相同時,不僅要判斷兩個類名是否相同,而且要判斷是否由同一個類載入器例項載入的。只有兩者同時滿足的情況下,JVM才認為這兩個class是相同的。就算兩個class是同一份class位元組碼,如果被兩個不同的ClassLoader例項所載入,JVM也會認為它們是兩個不同class。比如網路上的一個Java類lassLoaderSimple,javac編譯之後生成位元組碼檔案s,ClassLoaderA和ClassLoaderB這兩個類載入器並讀取了s檔案,並分別定義出了s例項來表示這個類,對於JVM來說,它們是兩個不同的例項物件,但它們確實是同一份位元組碼檔案,如果試圖將這個Class例項生成具體的物件進行轉換時,就會拋執行時異常sCaseException,提示這是兩個不同的型別。現在通過例項來驗證上述所描述的是否正確:

1)、在web服務器上建一個類

package le;

public class NetClassLoaderSimple {

private NetClassLoaderSimple instance;

public void setNetClassLoaderSimple(Object obj) {

ance = (NetClassLoaderSimple)obj;

}

}

lassLoaderSimple類的setNetClassLoaderSimple方法接收一個Object型別引數,並將它強制轉換成lassLoaderSimple型別。

2)、測試兩個class是否相同()

package classloader;

public class NewworkClassLoaderTest {

public static void main(String[] args) {

try {

//測試載入網路中的class檔案

String rootUrl = "http://localhost:8080/httpweb/classes";

String className = "lassLoaderSimple";

NetworkClassLoader ncl1 = new NetworkClassLoader(rootUrl);

NetworkClassLoader ncl2 = new NetworkClassLoader(rootUrl);

Class clazz1 = Class(className);

Class clazz2 = Class(className);

Object obj1 = nstance();

Object obj2 = nstance();

ethod("setNetClassLoaderSimple", s)ke(obj1, obj2);

} catch (Exception e) {

tStackTrace();

}

}

}

首先獲得網路上一個class檔案的二進位制名稱,然後通過自定義的類載入器NetworkClassLoader建立兩個例項,並根據網路地址分別載入這份class,並得到這兩個ClassLoader例項載入後生成的Class例項clazz1和clazz2,最後將這兩個Class例項分別生成具體的例項物件obj1和obj2,再通過反射呼叫clazz1中的setNetClassLoaderSimple方法。