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Java –ClassLoader创建、加载class、卸载class

java water 987℃ 0评论

一、java提供了三种ClassLoader对Class进行加载:

1.BootStrap ClassLoader:称为启动类加载器,是Java类加载层次中最顶层的类加载器,负责加载JDK中的核心类库,如:rt.jar、resources.jar、charsets.jar等,可通过如下程序获得该类加载器从哪些地方加载了相关的jar或class文件:

URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for (int i = 0; i < urls.length; i++) {
System.out.println(urls[i].toExternalForm());
}

或者

System.out.println(System.getProperty(“sun.boot.class.path”));

最后结果为:

/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/resources.jar
/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/rt.jar
/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/sunrsasign.jar
/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/jsse.jar
/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/jce.jar
/Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/charsets.jar
/Java/jdk1.6.0_22/jre/classes/

2.Extension ClassLoader:称为扩展类加载器,负责加载Java的扩展类库,默认加载JAVA_HOME/jre/lib/ext/目下的所有jar。

3.App ClassLoader:称为系统类加载器,负责加载应用程序classpath目录下的所有jar和class文件。

二、ClassLoader的加载原理
1、原理介绍

   ClassLoader使用的是双亲委托模型来搜索类的,每个ClassLoader实例都有一个父类加载器的引用(不是继承的关系,是一个包含的关系),虚拟机内置的类加载器(Bootstrap ClassLoader)本身没有父类加载器,但可以用作其它ClassLoader实例的的父类加载器。当一个ClassLoader实例需要加载某个类时,它会试图亲自搜索某个类之前,先把这个任务委托给它的父类加载器,这个过程是由上至下依次检查的,首先由最顶层的类加载器Bootstrap ClassLoader试图加载,如果没加载到,则把任务转交给Extension ClassLoader试图加载,如果也没加载到,则转交给App ClassLoader 进行加载,如果它也没有加载得到的话,则返回给委托的发起者,由它到指定的文件系统或网络等URL中加载该类。如果它们都没有加载到这个类时,则抛出ClassNotFoundException异常。否则将这个找到的类生成一个类的定义,并将它加载到内存当中,最后返回这个类在内存中的Class实例对象。

2、为什么要使用双亲委托这种模型呢?

   因为这样可以避免重复加载,当父亲已经加载了该类的时候,就没有必要子ClassLoader再加载一次。考虑到安全因素,我们试想一下,如果不使用这种委托模式,那我们就可以随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义的类型,这样会存在非常大的安全隐患,而双亲委托的方式,就可以避免这种情况,因为String已经在启动时就被引导类加载器(Bootstrcp ClassLoader)加载,所以用户自定义的ClassLoader永远也无法加载一个自己写的String,除非你改变JDK中ClassLoader搜索类的默认算法。

3、 但是JVM在搜索类的时候,又是如何判定两个class是相同的呢?

 JVM在判定两个class是否相同时,不仅要判断两个类名是否相同,而且要判断是否由同一个类加载器实例加载的。只有两者同时满足的情况下,JVM才认为这两个class是相同的。就算两个class是同一份class字节码,如果被两个不同的ClassLoader实例所加载,JVM也会认为它们是两个不同class。

4、ClassLoader的体系架构:

三、自定义ClassLoader,自定义ClassLoader需要继承java.lang.ClassLoader或者继承URLClassLoader

放两个类型的具体实现代码:

1.继承自ClassLoader

public class NetworkClassLoader extends ClassLoader {

private String rootUrl;  

public NetworkClassLoader(String rootUrl) {  
    this.rootUrl = rootUrl;  
}  

@Override  
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {  
    Class clazz = null;//this.findLoadedClass(name); // 父类已加载     
    //if (clazz == null) {  //检查该类是否已被加载过  
        byte[] classData = getClassData(name);  //根据类的二进制名称,获得该class文件的字节码数组  
        if (classData == null) {  
            throw new ClassNotFoundException();  
        }  
        clazz = defineClass(name, classData, 0, classData.length);  //将class的字节码数组转换成Class类的实例  
    //}   
    return clazz;  
}  

private byte[] getClassData(String name) {  
    InputStream is = null;  
    try {  
        String path = classNameToPath(name);  
        URL url = new URL(path);  
        byte[] buff = new byte[1024*4];  
        int len = -1;  
        is = url.openStream();  
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();  
        while((len = is.read(buff)) != -1) {  
            baos.write(buff,0,len);  
        }  
        return baos.toByteArray();  
    } catch (Exception e) {  
        e.printStackTrace();  
    } finally {  
        if (is != null) {  
           try {  
              is.close();  
           } catch(IOException e) {  
              e.printStackTrace();  
           }  
        }  
    }  
    return null;  
}  

private String classNameToPath(String name) {  
    return rootUrl + "/" + name.replace(".", "/") + ".class";  
}  

}

2.继承自URLClassLoader

public class SimpleURLClassLoader extends URLClassLoader {
//工程class类所在的路径
public static String projectClassPath = “E:/IDE/work_place/ZJob-Note/bin/”;
//所有的测试的类都在同一个包下
public static String packagePath = “testjvm/testclassloader/”;

public SimpleURLClassLoader() {
    //设置ClassLoader加载的路径
    super(getMyURLs());
}

private static  URL[] getMyURLs(){
    URL url = null;
    try {
        url = new File(projectClassPath).toURI().toURL();
    } catch (MalformedURLException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return new URL[] { url };
}

public Class load(String name) throws Exception{
    return loadClass(name);
}

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

/**
 * 重写loadClass,不采用双亲委托机制("java."开头的类还是会由系统默认ClassLoader加载)
 */
@Override
public Class<?> loadClass(String name,boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
    Class clazz = null;
    //查看HotSwapURLClassLoader实例缓存下,是否已经加载过class
    clazz = findLoadedClass(name);
    if (clazz != null ) {
        if (resolve) {
            resolveClass(clazz);
        }
        return (clazz);
    }

    //如果类的包名为"java."开始,则有系统默认加载器AppClassLoader加载
    if(name.startsWith("java.")) {
        try {
            //得到系统默认的加载cl,即AppClassLoader
            ClassLoader system = ClassLoader.getSystemClassLoader();
            clazz = system.loadClass(name);
            if (clazz != null) {
                if (resolve)
                    resolveClass(clazz);
                return (clazz);
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // Ignore
        }
    }      
    return customLoad(name,this);
} 
/**
 * 自定义加载
 * @param name
 * @param cl 
 * @return
 * @throws ClassNotFoundException
 */
public Class customLoad(String name,ClassLoader cl) throws ClassNotFoundException {
    return customLoad(name, false,cl);
}

/**
 * 自定义加载
 * @param name
 * @param resolve
 * @return
 * @throws ClassNotFoundException
 */
public Class customLoad(String name, boolean resolve,ClassLoader cl) throws ClassNotFoundException {
    //findClass()调用的是URLClassLoader里面重载了ClassLoader的findClass()方法
    Class clazz = ((SimpleURLClassLoader)cl).findClass(name);
    if (resolve)
        ((SimpleURLClassLoader)cl).resolveClass(clazz);
    return clazz;
}

@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    return super.findClass(name);
}

}

四、ClassLoader卸载Class

JVM中的Class只有满足以下三个条件,才能被GC回收,也就是该Class被卸载(unload):

该类所有的实例都已经被GC。
加载该类的ClassLoader实例已经被GC。
该类的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用。

GC的时机我们是不可控的,那么同样的我们对于Class的卸载也是不可控的。

package testjvm.testclassloader;
public class TestClassUnLoad {
public static void main(String[] args) throws Exception {
SimpleURLClassLoader loader = new SimpleURLClassLoader();
// 用自定义的加载器加载A
Class clazzA = loader.load(“testjvm.testclassloader.A”);
Object a = clazzA.newInstance();
// 清除相关引用
a = null; //清除该类的实例
clazzA = null; //清除该class对象的引用
loader = null; //清楚该类的ClassLoader引用
// 执行一次gc垃圾回收
System.gc();
System.out.println(“GC over”);
}
}

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