其實,雙親委派模型並不複雜。自定義類加載器也不難!隨便從網上搜一下就能搜出一大把結果,而後copy
一下就能用。可是,若是每次想自定義類加載器就必須搜一遍別人的文章,而後複製,這樣顯然不行。但是自定義類加載器又不常常用,時間久了容易忘記。相信你常常會記不太清loadClass
、findClass
、defineClass
這些函數我到底應該重寫哪個?它們主要是作什麼的?本文大體分析了各個函數的流程,目的就是讓你看完以後,難以忘記!或者說,延長你對自定義類加載器的記憶時間!隨時隨地想自定義就自定義!java
關於雙親委派模型,網上的資料有不少。我這裏只簡單的描述一下,就當是複習。apache
首先,先要知道什麼是類加載器。簡單說,類加載器就是根據指定全限定名稱將class
文件加載到JVM
內存,轉爲Class
對象。若是站在JVM
的角度來看,只存在兩種類加載器:bootstrap
啓動類加載器(
Bootstrap ClassLoader
):由C++
語言實現(針對HotSpot
),負責將存放在<JAVA_HOME>\lib
目錄或-Xbootclasspath
參數指定的路徑中的類庫加載到內存中。數組其餘類加載器:由
Java
語言實現,繼承自抽象類ClassLoader
。如:app
- 擴展類加載器(
Extension ClassLoader
):負責加載<JAVA_HOME>\lib\ext
目錄或java.ext.dirs
系統變量指定的路徑中的全部類庫。- 應用程序類加載器(
Application ClassLoader
)。負責加載用戶類路徑(classpath
)上的指定類庫,咱們能夠直接使用這個類加載器。通常狀況,若是咱們沒有自定義類加載器默認就是用這個加載器。
雙親委派模型工做過程是:若是一個類加載器收到類加載的請求,它首先不會本身去嘗試加載這個類,而是把這個請求委派給父類加載器完成。每一個類加載器都是如此,只有當父加載器在本身的搜索範圍內找不到指定的類時(即ClassNotFoundException
),子加載器纔會嘗試本身去加載。框架
爲何須要雙親委派模型呢?假設沒有雙親委派模型,試想一個場景:ide
黑客自定義一個
java.lang.String
類,該String
類具備系統的String
類同樣的功能,只是在某個函數稍做修改。好比equals
函數,這個函數常用,若是在這這個函數中,黑客加入一些「病毒代碼」。而且經過自定義類加載器加入到JVM
中。此時,若是沒有雙親委派模型,那麼JVM
就可能誤覺得黑客自定義的java.lang.String
類是系統的String
類,致使「病毒代碼」被執行。函數
而有了雙親委派模型,黑客自定義的java.lang.String
類永遠都不會被加載進內存。由於首先是最頂端的類加載器加載系統的java.lang.String
類,最終自定義的類加載器沒法加載java.lang.String
類。ui
或許你會想,我在自定義的類加載器裏面強制加載自定義的java.lang.String
類,不去經過調用父加載器不就行了嗎?確實,這樣是可行。可是,在JVM
中,判斷一個對象是不是某個類型時,若是該對象的實際類型與待比較的類型的類加載器不一樣,那麼會返回false。this
舉個簡單例子:
ClassLoader1
、ClassLoader2
都加載java.lang.String
類,對應Class一、Class2對象。那麼Class1
對象不屬於ClassLoad2
對象加載的java.lang.String
類型。
雙親委派模型的原理很簡單,實現也簡單。每次經過先委託父類加載器加載,當父類加載器沒法加載時,再本身加載。其實ClassLoader
類默認的loadClass
方法已經幫咱們寫好了,咱們無需去寫。
loadClass
默認實現以下:
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException { return loadClass(name, false); }
再看看loadClass(String name, boolean resolve)
函數:
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { synchronized (getClassLoadingLock(name)) { // First, check if the class has already been loaded Class c = findLoadedClass(name); if (c == null) { long t0 = System.nanoTime(); try { if (parent != null) { c = parent.loadClass(name, false); } else { c = findBootstrapClassOrNull(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { // ClassNotFoundException thrown if class not found // from the non-null parent class loader } if (c == null) { // If still not found, then invoke findClass in order // to find the class. long t1 = System.nanoTime(); 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; } }
從上面代碼能夠明顯看出,loadClass(String, boolean)
函數即實現了雙親委派模型!整個大體過程以下:
- 首先,檢查一下指定名稱的類是否已經加載過,若是加載過了,就不須要再加載,直接返回。
- 若是此類沒有加載過,那麼,再判斷一下是否有父加載器;若是有父加載器,則由父加載器加載(即調用
parent.loadClass(name, false);
).或者是調用bootstrap
類加載器來加載。- 若是父加載器及
bootstrap
類加載器都沒有找到指定的類,那麼調用當前類加載器的findClass
方法來完成類加載。
話句話說,若是自定義類加載器,就必須重寫findClass
方法!
findClass
的默認實現以下:
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { throw new ClassNotFoundException(name); }
能夠看出,抽象類ClassLoader
的findClass
函數默認是拋出異常的。而前面咱們知道,loadClass
在父加載器沒法加載類的時候,就會調用咱們自定義的類加載器中的findeClass
函數,所以咱們必需要在loadClass
這個函數裏面實現將一個指定類名稱轉換爲Class
對象.
若是是是讀取一個指定的名稱的類爲字節數組的話,這很好辦。可是如何將字節數組轉爲Class
對象呢?很簡單,Java
提供了defineClass
方法,經過這個方法,就能夠把一個字節數組轉爲Class對象啦~
defineClass
主要的功能是:
將一個字節數組轉爲
Class
對象,這個字節數組是class
文件讀取後最終的字節數組。如,假設class
文件是加密過的,則須要解密後做爲形參傳入defineClass
函數。
defineClass
默認實現以下:
protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len) throws ClassFormatError { return defineClass(name, b, off, len, null); }
雙親模式的問題
頂層ClassLoader,沒法加載底層ClassLoader的類
Java框架(rt.jar)如何加載應用的類?
好比:javax.xml.parsers包中定義了xml解析的類接口
Service Provider Interface SPI 位於rt.jar
即接口在啓動ClassLoader中。
而SPI的實現類,在AppLoader。
這樣就沒法用BootstrapClassLoader去加載SPI的實現類。
解決
JDK中提供了一個方法:
1: Thread. setContextClassLoader()
用以解決頂層ClassLoader沒法訪問底層ClassLoader的類的問題;
基本思想是,在頂層ClassLoader中,傳入底層ClassLoader的實例。
線程上下文類加載器(context class loader)是從 JDK 1.2 開始引入的。類 java.lang.Thread
中的方法 getContextClassLoader()
和setContextClassLoader(ClassLoader cl)
用來獲取和設置線程的上下文類加載器。若是沒有經過 setContextClassLoader(ClassLoader cl)
方法進行設置的話,線程將繼承其父線程的上下文類加載器。Java 應用運行的初始線程的上下文類加載器是系統類加載器(appClassLoader)。在線程中運行的代碼能夠經過此類加載器來加載類和資源。
前面提到的類加載器的代理模式並不能解決 Java 應用開發中會遇到的類加載器的所有問題。Java 提供了不少服務提供者接口(Service Provider Interface,SPI),容許第三方爲這些接口提供實現。常見的 SPI 有 JDBC、JCE、JNDI、JAXP 和 JBI 等。這些 SPI 的接口由 Java 核心庫來提供,如 JAXP 的 SPI 接口定義包含在 javax.xml.parsers
包中。這些 SPI 的實現代碼極可能是做爲 Java 應用所依賴的 jar 包被包含進來,能夠經過類路徑(CLASSPATH)來找到,如實現了 JAXP SPI 的 Apache Xerces所包含的 jar 包。SPI 接口中的代碼常常須要加載具體的實現類。如 JAXP 中的 javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory
類中的 newInstance()
方法用來生成一個新的DocumentBuilderFactory
的實例。這裏的實例的真正的類是繼承自 javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory
,由 SPI 的實現所提供的。如在 Apache Xerces 中,實現的類是 org.apache.xerces.jaxp.DocumentBuilderFactoryImpl
。而問題在於,SPI 的接口是 Java 核心庫的一部分,是由引導類加載器來加載的;SPI 實現的 Java 類通常是由系統類加載器來加載的。引導類加載器是沒法找到 SPI 的實現類的,由於它只加載 Java 的核心庫。它也不能代理給系統類加載器,由於它是系統類加載器的祖先類加載器。也就是說,類加載器的代理模式沒法解決這個問題。
線程上下文類加載器正好解決了這個問題。若是不作任何的設置,Java 應用的線程的上下文類加載器默認就是系統上下文類加載器。在 SPI 接口的代碼中使用線程上下文類加載器,就能夠成功的加載到 SPI 實現的類。線程上下文類加載器在不少 SPI 的實現中都會用到。
JNDI,JDBC的訴求是:
爲了能讓應用程序訪問到這些jar包中的實現類,即用appClassLoarder去加載這些實現類。能夠用getContextClassLoader取得當前線程的ClassLoader(即appClassLoarder),而後去加載這些實現類,就能讓應用訪問到。