關於 Java 類加載器的這一點，市面上沒有任何一本圖書講到

時間  2019-11-12
標籤 關於 java 加載 這一點 市面 沒有 任何 一本 圖書 講到 欄目 Java 简体版
原文   原文鏈接

1、一個程序員的思考

你們都知道，Tomcat 處理業務，靠什麼？最終是靠咱們本身編寫的 Servlet。你可能說你不寫 servlet，你用 spring MVC，那也是人家幫你寫好了，你只須要配置就行。在這裏，有一個邊界，Tomcat 算容器，容器的相關 jar 包都放在它本身的 安裝目錄的 lib 下面； 咱們呢，算是業務，算是webapp，咱們的 servlet ，不論是自定義的，仍是 spring mvc 的DispatcherServlet，都是放在咱們的 war 包裏面 WEB-INF/lib下。 看過前面文章的同窗是曉得的， 這兩者是由不一樣的類加載器加載的。在 Tomcat 的實現中，會委託 webappclassloader 去加載WAR 包中的 servlet ，而後 反射生成對應的 servlet。後續有請求來了，調用生成的 servlet 的 service 方法便可。java

在 org.apache.catalina.core.StandardWrapper#loadServlet 中，即負責 生成 servlet：mysql

org.apache.catalina.core.DefaultInstanceManager#newInstance(java.lang.String)
    @Override
    public Object newInstance(String className) throws IllegalAccessException, InvocationTargetException, NamingException, InstantiationException, ClassNotFoundException {
        Class<?> clazz = loadClassMaybePrivileged(className, classLoader);
        return newInstance(clazz.newInstance(), clazz);
    }

在上圖中，會利用 instanceManager 根據參數中指定的 servletClass 去生成 servlet 實例。newInstance 代碼以下，主要就是用 當前 context 的classloader 去加載 該 servlet，而後 反射生成 servlet 對象。程序員

咱們重點關注的是那個紅框圈出的強轉：爲何由 webappclassloader 加載的對象，能夠轉換 爲 Tomcat common classloader 加載的 Servlet 呢？ 按理說，兩個不一樣的類加載器加載的類都是互相隔離的啊，不該該拋一個 ClassCastException 嗎？說真的，我翻了很多書，歷來沒提到這個，就連網上也很含糊。web

再來一個，關於SPI的問題。  在 SPI 中，主要是由 java 社區指定規範，好比 JDBC，廠家有那麼多，mysql，oracle，postgre，你們都有本身的 jar包，要是沒有 JDBC 規範，咱們估計就得針對各個廠家的實現類編程了，那遷移就麻煩了，你針對 mysql 數據庫寫的代碼，換成 oracle 的話，代碼不改是確定不能跑的。因此， JCP組織制定了 JDBC 規範，JDBC 規範中指定了一堆的 接口，咱們平時開發，只須要針對接口來編程，而實現怎麼辦，交給各廠家唄，由廠家來實現 JDBC 規範。這裏以代碼舉例，oracle.jdbc.OracleDriver 實現了 java.sql.Driver，同時，在 oracle.jdbc.OracleDriver 的 static 初始化塊中，有下面的代碼：面試

static {
        try {
            if (defaultDriver == null) {
                defaultDriver = new oracle.jdbc.OracleDriver();
                DriverManager.registerDriver(defaultDriver);
            }
    // 省略
    }

其中，標紅這句，就是 Oracle Driver 要向 JDBC 接口註冊本身，java.sql.DriverManager#registerDriver(java.sql.Driver)的實現以下：spring

java.sql.DriverManager#registerDriver(java.sql.Driver) 

public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver)
        throws SQLException {

        registerDriver(driver, null);
    }

能夠看到，registerDriver(java.sql.Driver) 方法的參數爲 java.sql.Driver，而咱們傳的參數爲 oracle.jdbc.OracleDriver 類型，這兩個類型，分別由不一樣的類加載器加載（java.sql.Driver 由 jdk 的 啓動類加載器加載，而 oracle.jdbc.OracleDriver ，若是爲 web應用，則爲 tomcat 的 webappclassloader 來加載，無論怎麼說，反正不是由 jdk 加載的），這樣的兩個類型，連 類加載器都不同，怎麼就能正常轉換呢，爲啥不拋 ClassCastException？sql

2、不一樣類加載器加載的類，能夠轉換的關鍵

通過上面兩個例子的觀察，不知道你們發現沒， 咱們都是把一個實現，轉換爲一個接口。也許，這就是問題的關鍵。咱們能夠大膽地推測，基於類的雙親委派機制，在 加載 實現類的時候，jvm 遇到 實現類中引用到的其餘類，也會觸發加載，加載的過程當中，會觸發 loadClass，好比，加載 webappclassloader 在 加載 oracle.jdbc.OracleDriver 時，觸發加載 java.sql.Driver，可是 webappclassloader 明顯是不能去加載 java.sql.Driver 的，因而會委託給 jdk 的類加載，因此，最終，oracle.jdbc.OracleDriver 中 引用的 java.sql.Driver ，其實就是由 jdk 的類加載器去加載的。 而 registerDriver(java.sql.Driver driver) 中的 driver 參數的類型 java.sql.Driver 也是由 jdk 的類加載器去加載的，兩者相同，因此天然能夠相互轉換。數據庫

這裏總結一句（不必定對），在同時知足如下幾個條件的狀況下：apache

  • 前置條件一、接口 jar包 中，定義一個接口 Test編程

  • 前置條件二、實現 jar 包中，定義 Test 的實現類，好比 TestImpl。（可是不要在該類中包含該 接口，你說無法編譯，那就把接口 jar包放到 classpath）

  • 前置條件三、接口 jar 包由 interface_classLoader 加載，實現 jar 包 由 impl_classloader 加載，其中 impl_classloader 會在本身沒法加載時，委派給 interface_classLoader

則，定義在 實現jar 中的Test 接口的實現類，反射生成的對象，能夠轉換爲 Test 類型。

猜想說完了，就是求證過程。

3、求證

一、定義接口 jar
D:\classloader_interface\ITestSample.java  

/**
 * desc:
 *
 * @author : 
 * creat_date: 2019/6/16 0016
 * creat_time: 19:28
 **/
public interface ITestSample {
}

cmd下，執行：

D:\classloader_interface>javac ITestSample.java
D:\classloader_interface>jar cvf interface.jar ITestSample.class
已添加清單
正在添加: ITestSample.class(輸入 = 103) (輸出 = 86)(壓縮了 16%)

此時，便可在當前目錄下，生成 名爲 interface.jar 的接口jar包。

二、定義接口的實現 jar

在不一樣目錄下，新建了一個實現類。

D:\classloader_impl\TestSampleImpl.java

/**
 * Created by Administrator on 2019/6/25.
 */
public class TestSampleImpl implements  ITestSample{

}

編譯，打包：

D:\classloader_impl>javac -cp D:\classloader_interface\interface.jar TestSampleI
mpl.java
 
D:\classloader_impl>jar -cvf impl.jar TestSampleImpl.class
已添加清單
正在添加: TestSampleImpl.class(輸入 = 221) (輸出 = 176)(壓縮了 20%)

請注意上面的標紅行，不加編譯不過。

三、測試

測試的思路是，用一個urlclassloader 去加載 interface.jar 中的 ITestSample，用另一個 URLClassLoader 去加載 impl.jar 中的 TestSampleImpl ，而後用java.lang.Class#isAssignableFrom 判斷後者是否能轉成前者。

import java.lang.reflect.Method;
import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;

/**
 * desc:
 *
 * @author : caokunliang
 * creat_date: 2019/6/14 0014
 * creat_time: 17:04
 **/
public class MainTest {


    public static void testInterfaceByOneAndImplByAnother()throws Exception{
        URL url = new URL("file:D:\\classloader_interface\\interface.jar");
        URLClassLoader urlClassLoader = new URLClassLoader(new URL[]{url});
        Class<?> iTestSampleClass = urlClassLoader.loadClass("ITestSample");


        URL implUrl = new URL("file:D:\\classloader_impl\\impl.jar");
        URLClassLoader implUrlClassLoader = new URLClassLoader(new URL[]{implUrl}, urlClassLoader);
        Class<?> testSampleImplClass = implUrlClassLoader.loadClass("TestSampleImpl");


        System.out.println("實現類能轉否？："  + iTestSampleClass.isAssignableFrom(testSampleImplClass));

    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        testInterfaceByOneAndImplByAnother();
    }

}

打印以下：

四、延伸測試1

若是咱們作以下改動，你猜會怎樣？ 這裏的主要差異是：

改以前，urlClassloader 做爲 parentClassloader：

URLClassLoader implUrlClassLoader = new URLClassLoader(new URL[]{implUrl}, urlClassLoader);

改以後，不傳，默認會以 jdk 的應用類加載器做爲 parent：

URLClassLoader implUrlClassLoader = new URLClassLoader(new URL[]{implUrl});

打印結果是：

Exception in thread "main" java.lang.NoClassDefFoundError: ITestSample
    at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method)
    at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:760)
    at java.security.SecureClassLoader.defineClass(SecureClassLoader.java:142)
    at java.net.URLClassLoader.defineClass(URLClassLoader.java:455)
    at java.net.URLClassLoader.access$100(URLClassLoader.java:73)
    at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:367)
    at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:361)
    at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
    at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:360)
    at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424)
    at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357)
    at MainTest.testInterfaceByOneAndImplByAnother(MainTest.java:23)
    at MainTest.main(MainTest.java:33)
Caused by: java.lang.ClassNotFoundException: ITestSample
    at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:372)
    at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:361)
    at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
    at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:360)
    at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424)
    at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357)
    ... 13 more

結果就是，第23行，Class<?> testSampleImplClass = implUrlClassLoader.loadClass("TestSampleImpl"); 這裏報錯了，提示找不到 ITestSample。

這就是由於，在加載了 implUrlClassLoader 後，觸發了對 ITestSample 的隱式加載，這個隱式加載會用哪一個加載器去加載呢，沒有默認指明的狀況下，就是用當前的類加載器，而當前類加載器就是 implUrlClassLoader ，可是這個類加載器開始加載 ITestSample，它是遵循雙親委派的，它的parent 加載器 即爲 appclassloader，（jdk的默認應用類加載器），但appclassloader 根本不能加載 ITestSample，因而仍是還給 implUrlClassLoader ，可是 implUrlClassLoader 也不能加載，因而拋出異常。

五、延伸測試2

咱們再作一個改動， 改動處和上一個測試同樣，只是此次，咱們傳入了一個特別的類加載器，做爲其 parentClassLoader。 它的特殊之處在於，almostSameUrlClassLoader 和 前面加載 interface.jar 的類加載器如出一轍，只是是一個新的實例。

URLClassLoader almostSameUrlClassLoader = new URLClassLoader(new URL[]{url});
        URLClassLoader implUrlClassLoader = new URLClassLoader(new URL[]{implUrl}, almostSameUrlClassLoader);

此次，看看結果吧，也許你猜到了？

此次沒報錯了，畢竟 almostSameUrlClassLoader 知道去哪裏加載 ITestSample，可是，最後的結果顯示，實現類的 class 並不能 轉成 ITestSample。

六、延伸測試3

說實話，有些同窗可能對 java.lang.Class#isAssignableFrom 不是很熟悉，咱們換個你更不熟悉的，如何？

URL implUrl = new URL("file:D:\\classloader_impl\\impl.jar");
        URLClassLoader almostSameUrlClassLoader = new URLClassLoader(new URL[]{url});
        URLClassLoader implUrlClassLoader = new URLClassLoader(new URL[]{implUrl}, almostSameUrlClassLoader);
        Class<?> testSampleImplClass = implUrlClassLoader.loadClass("TestSampleImpl");
        Object o = testSampleImplClass.newInstance();
        Object cast = iTestSampleClass.cast(o); // 將 o 轉成 接口的那個類
        System.out.println(cast);

結果：

若是換成下面這樣，就沒啥問題：

URL implUrl = new URL("file:D:\\classloader_impl\\impl.jar");
        URLClassLoader almostSameUrlClassLoader = new URLClassLoader(new URL[]{url});
        URLClassLoader implUrlClassLoader = new URLClassLoader(new URL[]{implUrl}, urlClassLoader);
        Class<?> testSampleImplClass = implUrlClassLoader.loadClass("TestSampleImpl");
        Object o = testSampleImplClass.newInstance();
        Object cast = iTestSampleClass.cast(o);
        System.out.println(cast);

執行：

若是你如今在JAVA這條路上掙扎，也想在IT行業拿高薪，能夠參加咱們的訓練營課程，選擇最適合本身的課程學習，技術大牛親授，7個月後，進入名企拿高薪。咱們的課程內容有：Java工程化、高性能及分佈式、高架構。性能調優、Spring，MyBatis，Netty源碼分析和大數據等多個知識點。若是你想拿高薪的，想學習的，想就業前景好的，想跟別人競爭能取得優點的，想進阿里面試但擔憂面試不過的，你均可以來，q羣號爲：956011797

注：加羣要求

一、具備1-5工做經驗的，面對目前流行的技術不知從何下手，須要突破技術瓶頸的能夠加。

二、在公司待久了，過得很安逸，但跳槽時面試碰壁。須要在短期內進修、跳槽拿高薪的能夠加。

三、若是沒有工做經驗，但基礎很是紮實，對java工做機制，經常使用設計思想，經常使用java開發框架掌握熟練的，能夠加。

四、以爲本身很牛B，通常需求都能搞定。可是所學的知識點沒有系統化，很難在技術領域繼續突破的能夠加。

5.阿里Java高級大牛直播講解知識點，分享知識，多年工做經驗的梳理和總結，帶着你們全面、科學地創建本身的技術體系和技術認知！

相關文章
相關標籤/搜索
每日一句
    每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
本站公眾號
   歡迎關注本站公眾號,獲取更多信息
聯繫我們 最近搜索 最新文章 沪ICP备13005482号-10 MyBatis教程 SQL 教程 MySQL教程 Java 教程 Thymeleaf 教程 Hibernate教程 Spring教程 Redis教程