ClassLoader 類加載器模型
一、 類加載器
ClassLoader即常說的類加載器，其功能是用于從Class文件加載所需的類，主要場景用于熱部署、代碼熱替換等場景。
系統(tǒng)提供3種類加載器：Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、Application ClassLoader
1.1 Bootstrap ClassLoader
啟動類加載器，一般由C++實(shí)現(xiàn)，是虛擬機(jī)的一部分。該類加載器主要職責(zé)是將JAVA_HOME路徑下的\lib目錄中能被虛擬機(jī)識別的類庫(比如rt.jar)加載到虛擬機(jī)內(nèi)存中。Java程序無法直接引用該類加載器
1.2 Extension ClassLoader
擴(kuò)展類加載器，由Java實(shí)現(xiàn)，獨(dú)立于虛擬機(jī)的外部。該類加載器主要職責(zé)將JAVA_HOME路徑下的\lib\ext目錄中的所有類庫，開發(fā)者可直接使用擴(kuò)展類加載器。該加載器是由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader實(shí)現(xiàn)。
1.3 Application ClassLoader
應(yīng)用程序類加載器，該加載器是由sun.misc.Launcher$AppClassLoader實(shí)現(xiàn)，該類加載器負(fù)責(zé)加載用戶類路徑上所指定的類庫。開發(fā)者可通過ClassLoader.getSystemClassLoader()方法直接獲取，故又稱為系統(tǒng)類加載器。當(dāng)應(yīng)用程序沒有自定義類加載器時(shí)，默認(rèn)采用該類加載器。
ClassLoader.java
1public?static?ClassLoader?getSystemClassLoader()?{
2????initSystemClassLoader();?//初始化系統(tǒng)類加載器?【見下文】
3????if?(scl?==?null)?{
4????????return?null;
5????}
6????SecurityManager?sm?=?System.getSecurityManager();
7????if?(sm?!=?null)?{
8????????ClassLoader?ccl?=?getCallerClassLoader();
9????????if?(ccl?!=?null?&&?ccl?!=?scl?&&?!scl.isAncestor(ccl))?{
10????????????sm.checkPermission(SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);
11????????}
12????}
13????return?scl;
14}
系統(tǒng)類加載器初始化
1private?static?synchronized?void?initSystemClassLoader()?{
2????if?(!sclSet)?{
3????????if?(scl?!=?null)
4????????????throw?new?IllegalStateException("recursive?invocation");
5????????sun.misc.Launcher?l?=?sun.misc.Launcher.getLauncher();
6????????if?(l?!=?null)?{
7????????????Throwable?oops?=?null;
8????????????scl?=?l.getClassLoader();
9????????????try?{
10????????????????scl?=?AccessController.doPrivileged(
11????????????????????new?SystemClassLoaderAction(scl));
12????????????}?catch?(PrivilegedActionException?pae)?{
13????????????????oops?=?pae.getCause();
14????????????????if?(oops?instanceof?InvocationTargetException)?{
15????????????????????oops?=?oops.getCause();
16????????????????}
17????????????}
18????????????if?(oops?!=?null)?{
19????????????????if?(oops?instanceof?Error)?{
20????????????????????throw?(Error)?oops;
21????????????????}?else?{
22????????????????????throw?new?Error(oops);
23????????????????}
24????????????}
25????????}
26????????sclSet?=?true;
27????}
28}二、雙親委派模型
ClassLoader的雙親委派模型中，各個(gè)ClassLoader之間的關(guān)系是通過組合關(guān)系來復(fù)用父加載器。當(dāng)一個(gè)ClassLoader收到來自類加載的請求，首先把該請求委派該父類ClassLoader處理，當(dāng)父類ClassLoader無法處理時(shí)，才由當(dāng)前類ClassLoader來處理。對于每個(gè)ClassLoader這個(gè)方式，也就是父類的優(yōu)先于子類處理類加載的請求，那么也就是說任何一個(gè)請求第一次處理的便是最頂層的Bootstrap ClassLoader(啟動類加載器)。
類加載器的層級查找順序依次為：啟動類加載器，擴(kuò)展類加載器，系統(tǒng)類加載器。系統(tǒng)類加載器是默認(rèn)的應(yīng)用程序類加載器。
這樣的好處是不同層次的類加載器具有不同優(yōu)先級，比如所有Java對象的超級父類java.lang.Object，位于rt.jar，無論哪個(gè)類加載器加載該類，最終都是由啟動類加載器進(jìn)行加載，保證安全。即使用戶自己編寫一個(gè)java.lang.Object類并放入程序中，雖能正常編譯，但不會被加載運(yùn)行，保證不會出現(xiàn)混亂。那么有人會繼續(xù)追問，如果自己再自定義一個(gè)類加載器來加載自己定義的java.lang.Object類呢? 這樣做也是不會成功的，虛擬機(jī)將會拋出一異常。
1protected?Class?loadClass(String?name,?boolean?resolve)
2????throws?ClassNotFoundException
3{
4????synchronized?(getClassLoadingLock(name))?{
5????????//檢查該類是否已經(jīng)加載過
6????????Class?c?=?findLoadedClass(name);
7????????if?(c?==?null)?{
8????????????//如果該類沒有加載，則進(jìn)入該分支
9????????????long?t0?=?System.nanoTime();
10????????????try?{
11????????????????if?(parent?!=?null)?{
12????????????????????//當(dāng)父類的加載器不為空，則通過父類的loadClass來加載該類
13????????????????????c?=?parent.loadClass(name,?false);
14????????????????}?else?{
15????????????????????//當(dāng)父類的加載器為空，則調(diào)用啟動類加載器來加載該類
16????????????????????c?=?findBootstrapClassOrNull(name);
17????????????????}
18????????????}?catch?(ClassNotFoundException?e)?{
19????????????????//非空父類的類加載器無法找到相應(yīng)的類，則拋出異常
20????????????}
21
22????????????if?(c?==?null)?{
23????????????????//當(dāng)父類加載器無法加載時(shí)，則調(diào)用findClass方法來加載該類
24????????????????long?t1?=?System.nanoTime();
25????????????????c?=?findClass(name);?//用戶可通過覆寫該方法，來自定義類加載器
26
27????????????????//用于統(tǒng)計(jì)類加載器相關(guān)的信息
28????????????????sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1?-?t0);
29????????????????sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
30????????????????sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
31????????????}
32????????}
33????????if?(resolve)?{
34????????????//對類進(jìn)行l(wèi)ink操作
35????????????resolveClass(c);
36????????}
37????????return?c;
38????}
39}當(dāng)開發(fā)者需要自定義類加載器時(shí)，可通過覆寫loadClass()方法或者findClass()。
三、自定義類加載器
每一個(gè)ClassLoader都擁有自己獨(dú)立的類名稱空間，類是由ClassLoader將其加載到Java虛擬機(jī)中，故類是由加載它的ClassLoader和該類本身一起確定其在Java 運(yùn)行時(shí)環(huán)境的唯一性。故只有同一個(gè)ClassLoader加載的同一個(gè)類，才能算是Java 運(yùn)行時(shí)環(huán)境中的相同的兩個(gè)類。哪怕是來自同一個(gè)Class文件，即使被同一個(gè)虛擬機(jī)加載的兩個(gè)類，只要ClassLoader不同，那么也屬于不同的類。對于equals()、isinstanceof()等方法來判斷對象的相等或所屬關(guān)系都是需要基于同一個(gè)ClassLoader。
自定義類加載器示例
1package?com.yuanhh.classloader;
2
3import?java.io.IOException;
4import?java.io.InputStream;
5
6public?class?ClassLoadDemo{
7
8????public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{
9
10????????ClassLoader?clazzLoader?=?new?ClassLoader()?{
11????????????@Override
12????????????public?Class?loadClass(String?name)?throws?ClassNotFoundException?{
13????????????????try?{
14????????????????????String?clazzName?=?name.substring(name.lastIndexOf(".")?+?1)?+?".class";
15
16????????????????????InputStream?is?=?getClass().getResourceAsStream(clazzName);
17????????????????????if?(is?==?null)?{
18????????????????????????return?super.loadClass(name);
19????????????????????}
20????????????????????byte[]?b?=?new?byte[is.available()];
21????????????????????is.read(b);
22????????????????????return?defineClass(name,?b,?0,?b.length);
23????????????????}?catch?(IOException?e)?{
24????????????????????throw?new?ClassNotFoundException(name);
25????????????????}
26????????????}
27????????};
28
29????????String?currentClass?=?"com.yuanhh.classloader.ClassLoadDemo";
30????????Class?clazz?=?clazzLoader.loadClass(currentClass);
31????????Object?obj?=?clazz.newInstance();
32
33????????System.out.println(obj.getClass());
34????????System.out.println(obj?instanceof?com.yuanhh.classloader.ClassLoadDemo);
35????}
36}上面代碼的輸出結(jié)果
1class?com.yuanhh.classloader.ClassLoadDemo
2false輸出結(jié)果的第一行，可以看出這個(gè)對象的確是com.yuanhh.classloader.ClassLoadDemo實(shí)例化的對象；但第二句是false，這是由于代碼中的obj是由用戶自定義的類加載器clazzLoader來加載的，可通過obj.getClass().getClassLoader()獲取該對象的類加載器為com.yuanhh.classloader.ClassLoadDemo$xxx，而虛擬機(jī)本身會由系統(tǒng)類加載器加載的類ClassLoadDemo，可通過ClassLoadDemo.class.getClassLoader()得其類加載器為sun.misc.Launcher$AppClassLoader@XXX。所以可得出結(jié)論：即使都是來自同一個(gè)Class文件，加載器不同，仍然是兩個(gè)不同的類，所以返回值是false。
通過Class.forName()方法加載的類，采用的是系統(tǒng)類加載器。
四、 經(jīng)典應(yīng)用場景
Tomcat，類加載器架構(gòu)，自己定義了多個(gè)類加載器，
保證了同一個(gè)服務(wù)器的兩個(gè)Web應(yīng)用程序的Java類庫隔離；
保證了同一個(gè)服務(wù)器的兩個(gè)Web應(yīng)用程序的Java類庫又可以相互共享；比如多個(gè)Spring組織的應(yīng)用程序不能共享，會造成資源浪費(fèi)；
保證了服務(wù)器盡可能保證自身的安全不受不受部署Web應(yīng)用程序影響；
支持JSP應(yīng)用的服務(wù)器，大多需要支持熱替換(HotSwap)功能。
OSGi(Open Service GateWay Initiative)，是基于Java語言的動態(tài)模塊化規(guī)范。已成為Java世界的“事實(shí)上”的模塊化標(biāo)準(zhǔn)，最為熟悉的案例的Eclipse IDE。
source: //yuanfentiank789.github.io/2016/01/24/java-classloader
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