[認知]ClassLoader 認知一二三

　　曾經深刻了解過ClassLoader,但一直沒有時間去總結，如今以參考+自我認識的方式總結一下ClassLoader的相關內容,不能保證100%全,但目前對於一個毛頭孩子來講,enough!

　　首先就要知道ClassLoader是用來幹什麼的，顧名思義，它就是用來加載Class文件到JVM，以供程序使用的。咱們知道，java程序能夠動態加載類定義，而這個動態加載的機制就是經過ClassLoader來實現的，因此可想而知ClassLoader的重要性如何。

　　看到這裏，可能有的朋友會想到一個問題，那就是既然ClassLoader是用來加載類到JVM中的，那麼ClassLoader又是如何被加載呢？難道它不是java的類？

　　沒有錯，在這裏確實有一個ClassLoader不是用java語言所編寫的，而是JVM實現的一部分，這個ClassLoader就是bootstrap classloader（啓動類加載器），這個ClassLoader在JVM運行的時候加載java核心的API以知足java程序最基本的需求，其中就包括用戶定義的ClassLoader，這裏所謂的用戶定義是指經過java程序實現的ClassLoader，一個是ExtClassLoader，這個ClassLoader是用來加載java的擴展API的，也就是/lib/ext中的類，一個是AppClassLoader，這個ClassLoader是用來加載用戶機器上CLASSPATH設置目錄中的Class的，一般在沒有指定ClassLoader的狀況下，程序員自定義的類就由該ClassLoader進行加載。

　　當運行一個程序的時候，JVM啓動，運行bootstrap classloader，該ClassLoader加載java核心API（ExtClassLoader和AppClassLoader也在此時被加載），而後調用ExtClassLoader加載擴展API，最後AppClassLoader加載CLASSPATH目錄下定義的Class，這就是一個程序最基本的加載流程。

　　接下來將講解一下ClassLoader加載的方式，這裏就不得不講一下ClassLoader在這裏使用了雙親委託模式進行類加載。

　　每個自定義ClassLoader都必須繼承ClassLoader這個抽象類，而每一個ClassLoader都會有一個parent ClassLoader，咱們能夠看一下ClassLoader這個抽象類中有一個getParent()方法，這個方法用來返回當前ClassLoader的parent，注意，這個parent不是指的被繼承的類，而是在實例化該ClassLoader時指定的一個ClassLoader，若是這個parent爲null，那麼就默認該ClassLoader的parent是bootstrap classloader，這個parent有什麼用呢？

　　咱們能夠考慮這樣一種狀況，假設咱們自定義了一個ClientDefClassLoader，咱們使用這個自定義的ClassLoader加載java.lang.String，那麼這裏String是否會被這個ClassLoader加載呢？事實上java.lang.String這個類並非被這個ClientDefClassLoader加載，而是由bootstrap classloader進行加載，爲何會這樣？實際上這就是雙親委託模式的緣由，由於在任何一個自定義ClassLoader加載一個類以前，它都會先委託它的父親ClassLoader進行加載，只有當父親ClassLoader沒法加載成功後，纔會由本身加載，在上面這個例子裏，由於java.lang.String是屬於java核心API的一個類，因此當使用ClientDefClassLoader加載它的時候，該ClassLoader會先委託它的父親ClassLoader進行加載，上面講過，當ClassLoader的parent爲null時，ClassLoader的parent就是bootstrap classloader，因此在ClassLoader的最頂層就是bootstrap classloader，所以最終委託到bootstrap classloader的時候，bootstrap classloader就會返回String的Class。

　　至於爲何要使用這種雙親委託模式呢？

　　第一個緣由就是由於這樣能夠避免重複加載，當父親已經加載了該類的時候，就沒有必要子ClassLoader再加載一次。

　　第二個緣由就是考慮到安全因素，咱們試想一下，若是不使用這種委託模式，那咱們就能夠隨時使用自定義的String來動態替代java核心api中定義類型，這樣會存在很是大的安全隱患，而雙親委託的方式，就能夠避免這種狀況，由於String已經在啓動時被加載，因此用戶自定義類是沒法加載一個自定義的ClassLoader。

　　 上面對ClassLoader的加載機制進行了大概的介紹，接下來不得不在此講解一下另一個和ClassLoader相關的類，那就是Class類，每一個被ClassLoader加載的class文件，最終都會以Class類的實例被程序員引用，咱們能夠把Class類看成是普通類的一個模板，JVM根據這個模板生成對應的實例，最終被程序員所使用。

 　　咱們看到在Class類中有個靜態方法forName，這個方法和ClassLoader中的loadClass方法的目的同樣，都是用來加載class的，可是二者在做用上卻有所區別。
Class<?> loadClass(String name)
Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
咱們看到上面兩個方法聲明，第二個方法的第二個參數是用於設置加載類的時候是否鏈接該類，true就鏈接，不然就不鏈接。

      說到鏈接，不得不在此作一下解釋，在JVM加載類的時候，須要通過三個步驟，裝載、鏈接、初始化。裝載就是找到相應的class文件，讀入JVM，初始化就不用說了，最主要就說說鏈接。

      鏈接分三步，第一步是驗證class是否符合規格，第二步是準備，就是爲類變量分配內存同時設置默認初始值，第三步就是解釋，而這步就是可選的，根據上面loadClass方法的第二個參數來斷定是否須要解釋，所謂的解釋根據《深刻JVM》這本書的定義就是根據類中的符號引用查找相應的實體，再把符號引用替換成一個直接引用的過程。有點深奧吧，呵呵，在此就很少作解釋了，想具體瞭解就翻翻《深刻JVM吧》，呵呵，再這樣一步步解釋下去，那就不知道何時才能解釋得完了。

      咱們再來看看那個兩個參數的loadClass方法，在JAVA API 文檔中，該方法的定義是protected，那也就是說該方法是被保護的，而用戶真正應該使用的方法是一個參數的那個，一個參數的loadclass方法實際上就是調用了兩個參數的方法，而第二個參數默認爲false，所以在這裏能夠看出經過loadClass加載類實際上就是加載的時候並不對該類進行解釋，所以也不會初始化該類。而Class類的forName方法則是相反，使用forName加載的時候就會將Class進行解釋和初始化，forName也有另一個版本的方法，能夠設置是否初始化以及設置ClassLoader，在此就很少講了。

      不知道上面對這兩種加載方式的解釋是否足夠清楚，就在此舉個例子吧，例如JDBC DRIVER的加載，咱們在加載JDBC驅動的時候都是使用的forName而非是ClassLoader的loadClass方法呢？咱們知道，JDBC驅動是經過DriverManager，必須在DriverManager中註冊，若是驅動類沒有被初始化，則不能註冊到DriverManager中，所以必須使用forName而不能用loadClass。  

 

ClassLoader類介紹

ClassLoader類位於java.lang包中，直接繼承自Object，是一個抽象類。

兩個構造函數（protected）

一個帶parent的參數，一個無參（默認用System ClassLoader做爲其parent）。

靜態方法

public static ClassLoader getSystemClassLoader()

獲取System ClassLoader。能夠經過設置系統屬性：java.system.class.loader的值以修改該函數的返回類型(System.setProperty, System.getProperty)。

public static URL getSystemResource(String name)

Resource是指數據，如圖片、文本、音頻等。個人理解Resource就是指在對應ClassLoader搜索路徑（目錄和jar文件內部）下的任何數據，包括文件和目錄。那麼該函數就是經過名字（目錄名或文件名）返回資源所對應的URL值。（注：名字和返回中的目錄分隔符都是用「/」來表示）。該函數的搜索順序和.class文件的搜索順序是同樣的，所不一樣的是，用戶自定義的ClassLoader能夠經過重寫public URL findResource(String name)方法來擴展該函數的搜索範圍。

public static Enumeration<URL> getSystemResources(String name)

同getSystemResource，只是它會返回多個URL的集合，用戶自定義的ClassLoader能夠經過public URL findResources(String name)來擴展該方法。 

public static InputStream getSystemResourceAsStream(String name)

該函數內部經過調用getSystemResource()方法獲取資源的URL地址，而後調用URL.openStream()方法獲取資源的InputStream。

public方法

public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException

protected synchronized Class<?> loadClass(String name,boolean resolve)    throws ClassNotFoundException

經過類名加載類，在ClassLoader中，會緩存已加載的Class實例，於是該方法首先查詢緩存中是否已經存在該類的Class實例。該方法實現了ClassLoader加載類的算法。按JDK的表述，resolve是指連接（link）的意思，可是link又是指什麼呢？這個我還清楚。用戶自定義子類能夠經過findClass()方法來擴展該方法。

public URL getResource(String name)

相似靜態方法的getResource()方法。

public Enumeration<URL> getResources(String name)

相似靜態方法的getResources()方法。

public final ClassLoader getParent()

如方法名。

public InputStream getResourceAsStream(String name)

相似靜態方法的getResourceAsStream()方法

protected方法

protected URL findResource(String name)

getResource()的擴展方法，提供給子類重寫。

protected Enumeration<URL> findResources(String name) throws IOException

getResources()的擴展方法，提供給子類重寫。

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException

loadClass()函數的擴展方法，該方法會在全部parent ClassLoader沒有找到相應的類定義的時候調用，於是該方法只須要實現當前ClassLoader中須要額外搜索的路徑便可。

protected final Class<?> defineClass(String name, java.nio.ByteBuffer b,ProtectionDomain protectionDomain) throws ClassFormatError

protected final Class<?> defineClass(String name,byte[] b,int off, int len, ProtectionDomain protectionDomain) throws ClassFormatError

protected final Class<?> defineClass(String name,byte[] b,int off, int len) throws ClassFormatError

該方法用於將字節數組轉化爲相應的Class對象，在該Class對象使用前，該對象必須已經被解析了（resolved or linked，一樣，什麼是解析或連接？）。能夠指定ProtectionDomain，也可使用默認的ProtectionDomain。子類在實現findClass()的時候能夠調用該方法以將找到的.class二進制內容轉化爲Class實例。

　　嗯,大概就是這些.

      下面呢,關於自定義ClassLoader,不少時候人們會使用一些自定義的ClassLoader ,而不是使用系統的Class Loader。大多數時候人們這樣作的緣由是，他們在編譯時沒法預知運行時會須要那些Class。特別是在那些appserver中，好比tomcat,Avalon-phonix,Jboss中。或是程序提供一些plug-in的功能，用戶能夠在程序編譯好以後再添加本身的功能，好比ant, jxta-shell等。定製一個ClassLoader很簡單，通常只須要理解不多的幾個方法就能夠完成。

　　一個最簡單的自定義的ClassLoader從ClassLoader類繼承而來。這裏咱們要作一個能夠在運行時指定路徑，加載這個路徑下的class的ClassLoader。一般咱們使用ClassLoader.loadClass(String):Class方法，經過給出一個類名，就會獲得一個相應的Class實例。所以只要小小的改動這個方法，就能夠實現咱們的願望了,下面是例子。

 

 1 package classloader;
 2 
 3 import java.io.ByteArrayOutputStream;
 4 import java.io.File;
 5 import java.io.FileInputStream;
 6 
 7 /**
 8  * 
 9  * 1、ClassLoader加載類的順序
10  *  1.調用 findLoadedClass(String) 來檢查是否已經加載類。
11  *  2.在父類加載器上調用 loadClass 方法。若是父類加載器爲 null，則使用虛擬機的內置類加載器。 
12  *  3.調用 findClass(String) 方法查找類。
13  * 2、實現本身的類加載器
14  *     1.獲取類的class文件的字節數組
15  *     2.將字節數組轉換爲Class類的實例
16  * 
17  * 
18  * @author lei 2011-9-1
19  */
20 public class ClassLoaderTest {
21 
22     public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException {
23         //新建一個類加載器
24         MyClassLoader cl = new MyClassLoader("myClassLoader");
25         //加載類，獲得Class對象
26         Class<?> clazz = cl.loadClass("classloader.Animal");
27         //獲得類的實例
28         Animal animal=(Animal) clazz.newInstance();
29         animal.say();
30     }
31 
32 }
33 class Animal{
34     public void say(){
35         System.out.println("hello world!");
36     }
37 }
38 class MyClassLoader extends ClassLoader {
39     //類加載器的名稱
40     private String name;
41     //類存放的路徑
42     private String path = "E:\\workspace\\Algorithm\\src";
43 
44     MyClassLoader(String name) {
45         this.name = name;
46     }
47     
48     MyClassLoader(ClassLoader parent, String name) {
49         super(parent);
50         this.name = name;
51     }
52     /**
53      * 重寫findClass方法
54      */
55     @Override
56     public Class<?> findClass(String name) {
57         byte[] data = loadClassData(name);
58         return this.defineClass(name, data, 0, data.length);
59     }
60     public byte[] loadClassData(String name) {
61         try {
62             name = name.replace(".", "//");
63             FileInputStream is = new FileInputStream(new File(path + name + ".class"));
64             ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
65             int b = 0;
66             while ((b = is.read()) != -1) {
67                 baos.write(b);
68             }
69             return baos.toByteArray();
70         } catch (Exception e) {
71             e.printStackTrace();
72         }
73         return null;
74     }
75 
76 }

 

　　差很少就這樣了, 感謝原做者的啓發, 文筆很差, 勿怪~ 

參考自 itlab刀idcquan刀com/Java/others/14215刀html

　　　 www刀iteye刀com/topic/83978

　　　 blog刀csdn刀net/ymeng_bupt/article/details/6843998