Java的ClassLoader机制解析-java类加载机制

JVM在加载类的时候，都是通过ClassLoader的loadClass()方法来加载class的，loadClass(String name)方法：

使用的是双亲委托模式：

jvm启动时，会启动jre/rt.jar里的类加载器：bootstrap classloader，用来加载java核心api；然后启动扩展类加载器ExtClassLoader加载扩展类，并加载用户程序加载器AppClassLoader，并指定ExtClassLoader为他的父类；

当类被加载时，会先检查在内存中是否已经被加载，如果是，则不再加载，如果没有，再由AppClassLoader来加载，先从jar包里找，没有再从classpath里找；

如果自定义loader类，就会存在这命名空间的情况，不同的加载器加载同一个类时，产生的实例其实是不同的；

Java代码

public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException { 
return loadClass(name, false); 
} 
 
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException { 
return loadClass(name, false); 
}

loadClass(String name)方法再调用loadClass(String name, boolean resolve)方法：

◆ name - 类的二进制名称

◆ resolve - 如果该参数为 true，则分析这个类

Java代码

protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) 
throws ClassNotFoundException 
{ 
// First, check if the class has already been loaded 
//JVM 规范规定ClassLoader可以在缓存保留它所加载的Class，如果一个Class已经被加载过，则直接从缓存中获取 
Class c = findLoadedClass(name); 
if (c == null) { 
try { 
if (parent != null) { 
c = parent.loadClass(name, false); 
} else { 
c = findBootstrapClass0(name); 
} 
} catch (ClassNotFoundException e) { 
// If still not found, then invoke findClass in order 
// to find the class. 
c = findClass(name); 
} 
} 
if (resolve) { 
resolveClass(c); 
} 
return c; 
} 
 
protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) 
throws ClassNotFoundException 
{ 
// First, check if the class has already been loaded 
//JVM 规范规定ClassLoader可以在缓存保留它所加载的Class，如果一个Class已经被加载过，则直接从缓存中获取 
Class c = findLoadedClass(name); 
if (c == null) { 
try { 
if (parent != null) { 
c = parent.loadClass(name, false); 
} else { 
c = findBootstrapClass0(name); 
} 
} catch (ClassNotFoundException e) { 
// If still not found, then invoke findClass in order 
// to find the class. 
c = findClass(name); 
} 
} 
if (resolve) { 
resolveClass(c); 
} 
return c; 
}

如果ClassLoader并没有加载这个class，则调用findBootstrapClass0：

Java代码

private Class findBootstrapClass0(String name) 
throws ClassNotFoundException 
{ 
check(); 
if (!checkName(name)) 
throw new ClassNotFoundException(name); 
return findBootstrapClass(name); 
} 
 
private Class findBootstrapClass0(String name) 
throws ClassNotFoundException 
{ 
check(); 
if (!checkName(name)) 
throw new ClassNotFoundException(name); 
return findBootstrapClass(name); 
}

该方法会调用check()方法来判断这个类是否已经初始化，并且通过checkName(name)来判断由name指定的这个类是否存在***调用findBootstrapClass(name)：

Java代码

private native Class findBootstrapClass(String name) 
throws ClassNotFoundException; 
 
private native Class findBootstrapClass(String name) 
throws ClassNotFoundException;

而这个findBootstrapClass方法是一个native方法，这是我们的root loader，这个载入方法并非是由JAVA所写，而是C++写的，它会最终调用JVM中的原生findBootstrapClass方法来完成类的加载。

如果上面两个都找不到，则使用findClass(name)来查找指定类名的Class：

Java代码

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { 
throw new ClassNotFoundException(name); 
} 
 
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { 
throw new ClassNotFoundException(name); 
}

JDK5.0中的说明：

使用指定的二进制名称查找类。此方法应该被类加载器的实现重写，该实现按照委托模型来加载类。在通过父类加载器检查所请求的类后，此方法将被 loadClass 方法调用。默认实现抛出一个ClassNotFoundException。

所以，我们在自定义类中，只需要重写findClass()即可。

MyClassLoader类：

Java代码

public class MyClassLoader extends ClassLoader { 
private String fileName; 
 
public MyClassLoader(String fileName) { 
this.fileName = fileName; 
} 
 
protected Class<?> findClass(String className) throws ClassNotFoundException { 
Class clazz = this.findLoadedClass(className); 
if (null == clazz) { 
try { 
String classFile = getClassFile(className); 
FileInputStream fis = new FileInputStream(classFile); 
FileChannel fileC = fis.getChannel(); 
ByteArrayOutputStream baos = new 
ByteArrayOutputStream(); 
WritableByteChannel outC = Channels.newChannel(baos); 
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024); 
while (true) { 
int i = fileC.read(buffer); 
if (i == 0 || i == -1) { 
break; 
} 
buffer.flip(); 
outC.write(buffer); 
buffer.clear(); 
} 
fis.close(); 
byte[] bytes = baos.toByteArray(); 
 
clazz = defineClass(className, bytes, 0, bytes.length); 
} catch (FileNotFoundException e) { 
e.printStackTrace(); 
} catch (IOException e) { 
e.printStackTrace(); 
} 
} 
return clazz; 
} 
private byte[] loadClassBytes(String className) throws 
ClassNotFoundException { 
try { 
String classFile = getClassFile(className); 
FileInputStream fis = new FileInputStream(classFile); 
FileChannel fileC = fis.getChannel(); 
ByteArrayOutputStream baos = new 
ByteArrayOutputStream(); 
WritableByteChannel outC = Channels.newChannel(baos); 
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024); 
while (true) { 
int i = fileC.read(buffer); 
if (i == 0 || i == -1) { 
break; 
} 
buffer.flip(); 
outC.write(buffer); 
buffer.clear(); 
} 
fis.close(); 
return baos.toByteArray(); 
} catch (IOException fnfe) { 
throw new ClassNotFoundException(className); 
} 
} 
private String getClassFile(String name) { 
StringBuffer sb = new StringBuffer(fileName); 
name = name.replace('.', File.separatorChar) + ".class"; 
sb.append(File.separator + name); 
return sb.toString(); 
} 
} 
 
public class MyClassLoader extends ClassLoader { 
private String fileName; 
 
public MyClassLoader(String fileName) { 
this.fileName = fileName; 
} 
 
protected Class<?> findClass(String className) throws ClassNotFoundException { 
Class clazz = this.findLoadedClass(className); 
if (null == clazz) { 
try { 
String classFile = getClassFile(className); 
FileInputStream fis = new FileInputStream(classFile); 
FileChannel fileC = fis.getChannel(); 
ByteArrayOutputStream baos = new 
ByteArrayOutputStream(); 
WritableByteChannel outC = Channels.newChannel(baos); 
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024); 
while (true) { 
int i = fileC.read(buffer); 
if (i == 0 || i == -1) { 
break; 
} 
buffer.flip(); 
outC.write(buffer); 
buffer.clear(); 
} 
fis.close(); 
byte[] bytes = baos.toByteArray(); 
 
clazz = defineClass(className, bytes, 0, bytes.length); 
} catch (FileNotFoundException e) { 
e.printStackTrace(); 
} catch (IOException e) { 
e.printStackTrace(); 
} 
} 
return clazz; 
} 
private byte[] loadClassBytes(String className) throws 
ClassNotFoundException { 
try { 
String classFile = getClassFile(className); 
FileInputStream fis = new FileInputStream(classFile); 
FileChannel fileC = fis.getChannel(); 
ByteArrayOutputStream baos = new 
ByteArrayOutputStream(); 
WritableByteChannel outC = Channels.newChannel(baos); 
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024); 
while (true) { 
int i = fileC.read(buffer); 
if (i == 0 || i == -1) { 
break; 
} 
buffer.flip(); 
outC.write(buffer); 
buffer.clear(); 
} 
fis.close(); 
return baos.toByteArray(); 
} catch (IOException fnfe) { 
throw new ClassNotFoundException(className); 
} 
} 
private String getClassFile(String name) { 
StringBuffer sb = new StringBuffer(fileName); 
name = name.replace('.', File.separatorChar) + ".class"; 
sb.append(File.separator + name); 
return sb.toString(); 
} 
}

该类中通过调用defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)方法来定义一个类：

Java代码

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

注：MyClassLoader加载类时有一个局限，必需指定.class文件，而不能指定.jar文件。该类中的大部分代码是从网上搜索到的，是出自一牛人之笔，只是不知道原帖在哪，希望不会被隐藏。

MainClassLoader类：

Java代码

public class MainClassLoader { 
public static void main(String[] args) { 
try { 
MyClassLoader tc = new MyClassLoader("F:\\OpenLib\\"); 
Class c = tc.findClass("Test"); 
c.newInstance(); 
} catch (ClassNotFoundException e) { 
e.printStackTrace(); 
} catch (IllegalAccessException e) { 
e.printStackTrace(); 
} catch (InstantiationException e) { 
e.printStackTrace(); 
} 
} 
} 
 
public class MainClassLoader { 
public static void main(String[] args) { 
try { 
MyClassLoader tc = new MyClassLoader("F:\\OpenLib\\"); 
Class c = tc.findClass("Test"); 
c.newInstance(); 
} catch (ClassNotFoundException e) { 
e.printStackTrace(); 
} catch (IllegalAccessException e) { 
e.printStackTrace(); 
} catch (InstantiationException e) { 
e.printStackTrace(); 
} 
} 
}

***是一个简单的Test测试类：

Java代码

public class Test 
{ 
public Test() { 
System.out.println("Test"); 
} 
public static void main(String[] args) { 
System.out.println("Hello World"); 
} 
}

原文链接：http://huangcanqin.iteye.com/blog/1273170

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