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一、概述

  (一)类加载器(class loader

  用来动态加载Java类的工具,它本身也是Java类。

  (二)类加载器作用

  负责加载 Java 类的字节代码到 Java 虚拟机中。

  (三)Java类加载器

  1、Java虚拟机中可以安装多个类加载器,系统默认三个主要类加载器,每个类加载器负责加载特定位置的类:

  (1)BootStrap(bootstrap class loader):它用来加载 Java 的核心库,是用原生代码来实现的,并不继承自 java.lang.ClassLoader。

  (2)ExtClassLoader(extensions class loader):它用来加载 Java 的扩展库。Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。

  (3)AppClassLoader(system class loader):它根据 Java 应用的类路径(CLASSPATH)来加载 Java 类。一般来说,Java 应用的类都是由它来完成加载的。可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它。

  2、BootStrap

  类加载器也是Java类,因为其他java类的类加载器本身也要被类加载器加载,显然必须有第一个类加载器不是不是java类,这正是BootStrap。

  3、类加载器演示,代码示例:

  1. public class ClassLoaderDemo {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. System.out.println(
  4. ClassLoaderDemo.class.getClassLoader().getClass().getName()
  5. );//sun.misc.Launcher$AppClassLoader,表示由AppClassLoader加载
  6. System.out.println(System.class.getClassLoader());//null,表示System这个类时由RootStrap加载的
  7. }
  8. }

  (四)类加载器的树状组织结构及管辖范围

  演示类加载器的树状组织结构,代码示例如下:

  1. public class ClassLoaderTree {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. ClassLoader loader = ClassLoaderTree.class.getClassLoader();
  4. while (loader != null) {
  5. System.out.println(loader.toString());
  6. loader = loader.getParent();
  7. }
  8. }
  9. }

二、类加载器的委托机制

  (一)加载类的过程

  当Java虚拟机要加载一个类时,到底要用哪个类加载器加载呢?

  (1)首先,当前线程的类加载器去加载线程中的第一个类。

  (2)若A引用类B(继承或者使用了B),Java虚拟机将使用加载类的类加载器来加载类B。

  (3)还可直接调用ClassLoader的LoaderClass()方法,来指定某个类加载器去加载某个类。

  (二)类加载器的委托

  1、每个类加载器加载类时,又先委托给上级类加载器。

  (1)首先,类加载器发起者一级级向上委托,直至BootStrap;

  (2)从BootStrap加载器开始查找,找到了直接返回,没找到再一级级向下返回让其子级加载器查找;

  (3)一直返回到发起者,发起者再没找到,则抛出ClassNotFoundException,而不再找发起者类加载器的子类来找。

  2、面试题:可不可以自己写一个java.lang.System类呢?

  (1)通常是不可以的,由于类加载器的委托机制,会先将System这个类一级级委托给最顶级的BootStrap,由于BootStrap在其指定的目录中加载的是rt.jar中的类,rt.jar中有System类,那么就会直接加载,而不会去加载自定义的System类。

  (2)但是还是有办法加载自定义的System类的,此时就不能交给上级加载了,需要用自定义的类加载器加载,这就需要有特殊的写法才能去加载这个自定义的System类的。

三、自定义类加载器

  (一)概述

  1、自定义的类加载器必须继承ClassLoader,要覆盖其中的findClass(String name)方法,不用覆盖loadClass()方法。

  2、类加载器的原理

  (1)loadClass()内部会先委托给父级,当父级找不到后返回,再调用findClass(String name)方法,即自定义的类加载器去找。所以只需要覆写findClass方法,就能实现用自定义的类加载器加载类的目的。

  (2)一般自定义类加载器,会把需要加载的类放在自己指定的目录中,而java中已有的类加载器是不知道你这个目录的,所以会找不到。这样才会调用你复写的findClass()方法,用你自定义的类加载器去指定的目录加载类。

  3、模板方法设计模式

  模板方法设计模式,保留了loadClass()方法中的流程(此流程就是先找父级,找不到再调用自定义的类加载器),因此只需覆盖findClass()方法,实现局部细节就行了。

  4、当得到了class文件中的二进制数据,如何将class文件的内容转换成字节码?

  ClassLoader提供了一个protected Class<?> defineClass(String name , byte[] b , int off , int len)方法,只需要将类的class文件传入,就可以将其变为字节码。

  (二)编程步骤

  1、编写一个对文件内容进行简单加密的程序

  2、编写好了一个自己的类加载器,可实现对加密过来的类进行加载和解密。

  3、编写一个程序,调用类加载器加载类,在源程序中不能用该类名定义引用变量,因为编译器无法识别这个类,程序中除了可使用ClassLoader的loadClass方法外,还可以使用设置线程的上下文类加载器或系统类加载器,然后再使用Class.forName。

  (三)编码步骤

  1、对不带包名的class文件进行加密,加密结果存放到另外一个目录,例如: java MyClassLoader MyTest.class F:\itcast

  2、运行加载类的程序,结果能够被正常加载,但打印出来的类装载器名称为AppClassLoader:java MyClassLoader MyTest F:\itcast

  3、用加密后的类文件替换CLASSPATH环境下的类文件,再执行上一步操作就出问题了,错误说明是AppClassLoader类装载器装载失败。

  4、删除CLASSPATH环境下的类文件,再执行上一步操作就没问题了。

  (四)自定义类加载器,代码实现(张孝祥老师讲解)

  1、定义一个测试类:ClassLoaderAttachment

  1. // 定义一个测试类,继承Date,用于加载
  2. import java.util.Date;
  3. public class ClassLoaderAttachment extends Date{
  4. public String toString(){
  5. return " hello,itcast";
  6. }
  7. }

  2、自定义类加载器:MyClassLoader,继承ClassLoader,覆盖findClass()方法。

  1. import java.io.ByteArrayOutputStream;
  2. import java.io.FileInputStream;
  3. import java.io.FileOutputStream;
  4. import java.io.InputStream;
  5. import java.io.OutputStream;
  6. public class MyClassLoader extends ClassLoader{
  7. public static void main(String[] args) throws Exception {
  8. String srcPath = args[0];
  9. String destDir = args[1];
  10. FileInputStream fis = new FileInputStream(srcPath);
  11. String destFileName = srcPath.substring(srcPath.lastIndexOf("\\")+1);
  12. String destFilePath = destDir+"\\"+destFileName;
  13. FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFilePath);
  14. cypher(fis,fos);//加密class字节码
  15. fis.close();
  16. fos.close();
  17. }
  18. //加密方法
  19. private static void cypher(InputStream ips,OutputStream ops) throws Exception{
  20. int b = -1;
  21. while((b = ips.read())!=-1){
  22. ops.write(b^0xff);
  23. }
  24. }
  25.  
  26. private String classDir;
  27.  
  28. @Override
  29. protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
  30. String classFileName = classDir + "\\" + name.substring(name.lastIndexOf('.')+1) + ".class";
  31. try {
  32. FileInputStream fis = new FileInputStream(classFileName);
  33. ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
  34. cypher(fis,bos);//解密
  35. fis.close();
  36. System.out.println("aaa");
  37. byte[] bytes = bos.toByteArray();
  38. return defineClass(bytes, 0, bytes.length);
  39. } catch (Exception e) {
  40. e.printStackTrace();
  41. }
  42. return null;
  43. }
  44.  
  45. public MyClassLoader(){}
  46. public MyClassLoader(String classDir){
  47. this.classDir = classDir;
  48. }
  49. }

  3、定义类加载测试类:ClassLoaderTest,测试自定义的类加载器

  1. import java.util.Date;
  2. public class ClassLoaderTest {
  3. public static void main(String[] args) throws Exception {
  4. Class clazz = new MyClassLoader (" itcastlib " ) . loadClass ( " cn.itcast . day2 . ClassLoaderAttachment " ) ;
  5. Date d1 = (Date)clazz.newInstance();
  6. System.out.println(d1);
  7. }
  8. }

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