ClassLoader一个经常出现又让很多人望而却步的词,本文将试图以最浅显易懂的方式来讲解 ClassLoader,希望能对不了解该机制的朋友起到一点点作用。
 
   要深入了解ClassLoader,首先就要知道ClassLoader是用来干什么的,顾名思义,它就是用来加载Class文件到JVM,以供程序使用
的。我们知道,java程序可以动态加载类定义,而这个动态加载的机制就是通过ClassLoader来实现的,所以可想而知ClassLoader的重
要性如何。

看到这里,可能有的朋友会想到一个问题,那就是既然ClassLoader是用来加载类到JVM中的,那么ClassLoader又是如何被加载呢?难道它不是java的类?没有错,在这里确实有一个ClassLoader不是用java语言所编写的,而是JVM实现的一部分,这个ClassLoader就是bootstrap classloader(启动类加载器),这个ClassLoader在JVM运行的时候加载java核心的API以满足java程序最基本的需求,其中就包括用户定义的ClassLoader,这里所谓的用户定义是指通过java程序实现的ClassLoader,一个是ExtClassLoader,这个ClassLoader是用来加载java的扩展API的,也就是/lib/ext中的类,一个是AppClassLoader,这个ClassLoader是用来加载用户机器CLASSPATH设置目录中的Class的,通常在没有指定ClassLoader的情况下,程序员自定义的类就由该ClassLoader进行加载。

当运行一个程序的时候,JVM启动,运行bootstrap classloader,该ClassLoader加载java核心API(ExtClassLoader和AppClassLoader也在此时被加载),然后调用ExtClassLoader加载扩展API,最后AppClassLoader加载CLASSPATH目录下定义的Class,这就是一个程序最基本的加载流程。

上面大概讲解了一下ClassLoader的作用以及一个最基本的加载流程,接下来将讲解一下ClassLoader加载的方式,这里就不得不讲一下ClassLoader在这里使用了双亲委托模式进行类加载。

每一个自定义ClassLoader都必须继承ClassLoader这个抽象类,而每个ClassLoader都会有一个parent ClassLoader,我们可以看一下ClassLoader这个抽象类中有一个getParent()方法,这个方法用来返回当前ClassLoader的parent,注意,这个parent不是指的被继承的类,而是在实例化该ClassLoader时指定的一个ClassLoader,如果这个parent为null,那么就默认该ClassLoader的parent是bootstrap classloader,这个parent有什么用呢?

我们可以考虑这样一种情况,假设我们自定义了一个ClientDefClassLoader,我们使用这个自定义的ClassLoader加载java.lang.String,那么这里String是否会被这个ClassLoader加载呢?事实上java.lang.String这个类并不是被这个ClientDefClassLoader加载,而是由bootstrap classloader进行加载,为什么会这样?实际上这就是双亲委托模式的原因,因为在任何一个自定义ClassLoader加载一个类之前,它都会先委托它的父亲ClassLoader进行加载,只有当父亲ClassLoader无法加载成功后,才会由自己加载,在上面这个例子里,因为java.lang.String是属于java核心API的一个类,所以当使用ClientDefClassLoader加载它的时候,该ClassLoader会先委托它的父亲ClassLoader进行加载,上面讲过,当ClassLoader的parent为null时,ClassLoader的parent就是bootstrap classloader,所以在ClassLoader的最顶层就是bootstrap classloader,因此最终委托到bootstrap classloader的时候,bootstrap classloader就会返回String的Class。

我们来看一下ClassLoader中的一段源代码:

  1. protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve)
  2. throws ClassNotFoundException
  3. {
  4. // 首先检查该name指定的class是否有被加载
  5. Class c = findLoadedClass(name);
  6. if (c == null) {
  7. try {
  8. if (parent != null) {
  9. //如果parent不为null,则调用parent的loadClass进行加载
  10. = parent.loadClass(name, false);
  11. } else {
  12. //parent为null,则调用BootstrapClassLoader进行加载
  13. c = findBootstrapClass0(name);
  14. }
  15. } catch (ClassNotFoundException e) {
  16. //如果仍然无法加载成功,则调用自身的findClass进行加载
  17. c = findClass(name);
  18. }
  19. }
  20. if (resolve) {
  21. resolveClass(c);
  22. }
  23. return c;
  24. }

从上面一段代码中,我们可以看出一个类加载的大概过程与之前我所举的例子是一样的,而我们要实现一个自定义类的时候,只需要实现findClass方法即可。

为什么要使用这种双亲委托模式呢?

第一个原因就是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。

第二个原因就是考虑到安全因素,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已经在启动时被加载,所以用户自定义类是无法加载一个自定义的 ClassLoader。

上面对ClassLoader的加载机制进行了大概的介绍,接下来不得不在此讲解一下另外一个和ClassLoader相关的类,那就是Class类,每 个被ClassLoader加载的class文件,最终都会以Class类的实例被程序员引用,我们可以把Class类当作是普通类的一个模板,JVM根 据这个模板生成对应的实例,最终被程序员所使用。

我们看到在Class类中有个静态方法forName,这个方法和ClassLoader中的loadClass方法的目的一样,都是用来加载class的,但是两者在作用上却有所区别。
Class<?> loadClass(String name)
Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
我们看到上面两个方法声明,第二个方法的第二个参数是用于设置加载类的时候是否连接该类,true就连接,否则就不连接。

说到连接,不得不在此做一下解释,在JVM加载类的时候,需要经过三个步骤,装载、连接、初始化。装载就是找到相应的class文件,读入JVM,初始化就不用说了,最主要就说说连接。

连接分三步,第一步是验证class是否符合规格,第二步是准备,就是为类变量分配内存同时设置默认初始值,第三步就是解释,而这步就是可选的, 根据上面loadClass方法的第二个参数来判定是否需要解释,所谓的解释根据《深入JVM》这本书的定义就是根据类中的符号引用查找相应的实体,再把 符号引用替换成一个直接引用的过程。有点深奥吧,呵呵,在此就不多做解释了,想具体了解就翻翻《深入JVM吧》,呵呵,再这样一步步解释下去,那就不知道 什么时候才能解释得完了。

我们再来看看那个两个参数的loadClass方法,在JAVA API 文档中,该方法的定义是protected,那也就是说该方法是被保护的,而用户真正应该使用的方法是一个参数的那个,一个参数的loadclass方法 实际上就是调用了两个参数的方法,而第二个参数默认为false,因此在这里可以看出通过loadClass加载类实际上就是加载的时候并不对该类进行解 释,因此也不会初始化该类。而Class类的forName方法则是相反,使用forName加载的时候就会将Class进行解释和初始 化,forName也有另外一个版本的方法,可以设置是否初始化以及设置ClassLoader,在此就不多讲了。

不知道上面对这两种加载方式的解释是否足够清楚,就在此举个例子吧,例如JDBC DRIVER的加载,我们在加载JDBC驱动的时候都是使用的forName而非是ClassLoader的loadClass方法呢?我们知 道,JDBC驱动是通过DriverManager,必须在DriverManager中注册,如果驱动类没有被初始化,则不能注册到 DriverManager中,因此必须使用forName而不能用loadClass。

通过ClassLoader我们可以自定义类加载器,定制自己所需要的加载方式,例如从网络加载,从其他格式的文件加载等等都可以,其实ClassLoader还有很多地方没有讲到,例如ClassLoader内部的一些实现等等。

解读ClassLoader的更多相关文章

  1. [转载] 解读ClassLoader

    转载自http://www.iteye.com/topic/83978 ClassLoader一个经常出现又让很多人望而却步的词,本文将试图以最浅显易懂的方式来讲解 ClassLoader,希望能对不 ...

  2. Tomcat源码解读:ClassLoader的设计

    Tomcat是一个经典的web server,学习tomcat的源码对于我们是有很大的帮助的.前一段时间了解了tomcat的工作的大致流程,对我的新工作有了很大的帮助.刚学习了ClassLoader( ...

  3. [转载] 深入了解Java ClassLoader、Bytecode 、ASM、cglib

    转载自http://www.iteye.com/topic/98178   一.Java ClassLoader 1,什么是ClassLoader 与 C 或 C++ 编写的程序不同,Java 程序并 ...

  4. java.lang.system 类源码解读

    通过每块代码进行源码解读,并发现源码使用的技术栈,扩展视野. registerNatives 方法解读 /* register the natives via the static initializ ...

  5. 深入浅出 JVM ClassLoader

    # 前言 在 JVM 综述里面,我们说,JVM 做了三件事情,Java 程序的内存管理, Java Class 二进制字节流的加载(ClassLoader),Java 程序的执行(执行引擎).我们也说 ...

  6. JVM源码分析之堆外内存完全解读

    JVM源码分析之堆外内存完全解读   寒泉子 2016-01-15 17:26:16 浏览6837 评论0 阿里技术协会 摘要: 概述 广义的堆外内存 说到堆外内存,那大家肯定想到堆内内存,这也是我们 ...

  7. Tomcat 8(九)解读Tomcat组件的生命周期(Lifecycle)

    Tomcat 8(七)解读Bootstrap介绍过.运行startup.bat.将引发Tomcat一连串组件的启动.事实上这一连串启动是通过组件的生命周期(Lifecycle)实现的 今天来看看Lif ...

  8. SpringMVC 原理 - 设计原理、启动过程、请求处理详细解读

    SpringMVC 原理 - 设计原理.启动过程.请求处理详细解读 目录 一. 设计原理 二. 启动过程 三. 请求处理 一. 设计原理 Servlet 规范 SpringMVC 是基于 Servle ...

  9. 插件化框架解读之四大组件调用原理-Service(三)下篇

    阿里P7移动互联网架构师进阶视频(每日更新中)免费学习请点击:https://space.bilibili.com/474380680 本文将继续通过Service调用原理来解读Replugin插件化 ...

随机推荐

  1. 【转】有赞的kylin方案

    http://tech.youzan.com/kylin-mondrian-saiku/

  2. 【转】apache kafka技术分享系列(目录索引)

    转自:  http://blog.csdn.net/lizhitao/article/details/39499283   估计大神会不定期更新,所以还是访问这个链接看最新的目录list比较好 apa ...

  3. C# XML 文档注释文件格式

    在编写 C# 代码时,只要在注释按照格式加入 XML 文档注释,例如: /// <summary> /// 这里是类的注释. /// </summary> public cla ...

  4. LIB 配置文件读写器

    由于读写配置文件的次数比较频繁,而且拥有众多的类库,到最后,直接被各种各样的类库烦死. 顺手封一个简单,实用的.主要功能: 读写AppSetting 读取连接字符串 读取自定义配置节 using Sy ...

  5. CSS3选择器(二)之属性选择器

    CSS3选择器的第二部分——属性选择器.. 属性选择器早在CSS2中就被引入了,其主要作用就是对带有指定属性的HTML 元素设置样式 使用CSS3属性选择器,你可以只指定元素的某个属性,或者你还可以同 ...

  6. windows渗透被人忽视的一些小命令

    cmdkey /list 可以列出域内网之间可用的凭据. wmic   useraccount get name,sid gpresult /r

  7. WPF的Page介绍及Page Window Frame 之间的链接使用示例,嵌套问题

    本文源参考 http://www.cnblogs.com/ListenFly/archive/2013/02/24/2923474.html 谢谢源作者 WPF中的Page相比Window来说更加的精 ...

  8. Lucene实战(第2版)》

    <Lucene实战(第2版)>基于Apache的Lucene 3.0,从Lucene核心.Lucene应用.案例分析3个方面详细系统地介绍了Lucene,包括认识Lucene.建立索引.为 ...

  9. RAID 容量计算器

    https://www.synology.com/zh-cn/support/RAID_calculator   磁盘阵列比较表   n/2 n/2 n n/2 安全性高 综合RAID 0/1优点,理 ...

  10. 更新AD对象属性值

    1. 对于Set-ADUser不包含的对象属性,可以采用replace来操作 Set-ADUser -Identity 'UserA' -Replace @{userWorkstations = 'C ...