1.什么是类加载器
在编写Java程序时需要使用javac命令将.java后缀名的文件编译成.class文件，然后JVM通过执行.class文件来运行我们写的程序，那么JVM怎么才能执行.class文件呢？
这就需要类加载器了。
2.有哪几种类加载器
- BootstrapClassLoader：这个类加载器可以被称为引导类加载器，它由C++语言编写，在JDK中看到的是使用native标注的方法。它负责加载jre/lib下的核心包，例如：rt.jar。
- ExtClassLoader：它被称为扩展类加载器，它是由Java语言编写，用于加载jre/lib/ext目录中的包。
- AppClassLoader：这个类加载器叫做应用程序类加载器，它是我们平时使用最频繁的一种类加载器，用于加载classpath下的.class文件，也就是我们自己写的程序。
- 自定义的类加载器：该类加载器用于加载我们指定的一些类。
3.ClassLoader之间的关系
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3.1 类加载器创建过程
在jdk中找到sun.misc.Launcher文件，这个文件是JVM中的启动器实例，在该类内部有getLauncher()方法
public static Launcher getLauncher() {
return launcher;
}
它返回的是launcher 实例
private static Launcher launcher = new Launcher();
在构造方法调用时会初始化 ExtClassLoader和AppClassLoader（BootstrapClassLoader会在Java虚拟机创建之后进行加载，所以是在此之前）。
public Launcher() {
Launcher.ExtClassLoader var1;
try {
var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
} catch (IOException var10) {
throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
}
try {
this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
} catch (IOException var9) {
throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
}
Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);
// 非核心的就去掉了
}
通过点击 getXxxClassLoader() 跟到最后可以看到
private ClassLoader(Void unused, ClassLoader parent) {
// 通过这行可以让加载器之间建立父子级关系
this.parent = parent;
if (ParallelLoaders.isRegistered(this.getClass())) {
parallelLockMap = new ConcurrentHashMap<>();
package2certs = new ConcurrentHashMap<>();
assertionLock = new Object();
} else {
// no finer-grained lock; lock on the classloader instance
parallelLockMap = null;
package2certs = new Hashtable<>();
assertionLock = this;
}
}
注意： 我们查看ExtClassLoader时会发现这里的parent是null，而查看AppClassLoader时传入的parent是ExtClassLoader的对象实例。所以这里也就印证了上面画的图。
3.2 探究加载类的流程
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// 检查目标类是否已加载，如果已加载则返回
Class<?> c = findLoadedClass(name);
// 没有加载到
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
// 当前加载器的父加载器是否存在
if (parent != null) {
// 如果父加载器存在则使用父加载器进行加载
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
// 如果父加载器不存在就是用BootstrapClassLoader加载
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
// 如果父加载器和BootstrapClassLoader都没有加载到的话
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
// 自己进行加载
// 这个方法默认是一个空实现，需要自己重写
c = findClass(name);
// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
// 返回已加载到的类或null
return c;
}
}
加载步骤：
- 判断当前类加载器是否已经加载目标类，如果已经加载则返回，否则使用判断是否存在父加载器
- 如果父加载器存在重复步骤1，直到
parent == null，这时会使用 BootstrapClassLoader 加载 - 如果父加载器和引导类加载器都没有加载到目标类的话，就使用自己的
findClass()方法来加载目标类。
找到某个ClassLoader，这里以AppClassLoader为例
static class AppClassLoader extends URLClassLoader {
在AppClassLoader中搜索findClass()方法是找不到的，所以找到每个加载器共同的父类URLClassLoader，在这里可以看到findClass()方法。
protected Class<?> findClass(final String name)
throws ClassNotFoundException
{
final Class<?> result;
try {
result = AccessController.doPrivileged(
new PrivilegedExceptionAction<Class<?>>() {
public Class<?> run() throws ClassNotFoundException {
String path = name.replace('.', '/').concat(".class");
Resource res = ucp.getResource(path, false);
if (res != null) {
try {
return defineClass(name, res);
} catch (IOException e) {
throw new ClassNotFoundException(name, e);
}
} else {
return null;
}
}
}, acc);
} catch (java.security.PrivilegedActionException pae) {
throw (ClassNotFoundException) pae.getException();
}
if (result == null) {
throw new ClassNotFoundException(name);
}
return result;
}
findClass方法的作用是从指定的路径找到传入的文件名称的.class文件，并返回回去，该方法的主要逻辑在run()方法中。
4.实现自己的ClassLoader
从前面可以知道，要想实现classLoader只需要继承ClassLoader类并重写 findClass 和 loadClass 方法即可。
4.1 创建java文件
在桌面创建了一个名为Test的Java文件，并使用javac命令进行编译。
public class Test {
public void sayHi() {
System.out.println("hi!");
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello World!");
}
}
4.2 完成方法重写与测试
/**
* Created by luyi on 2021/2/16.
* 描述：自定义ClassLoader
*/
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
public String classPath;
public MyClassLoader(String classPath) {
this.classPath = classPath;
}
/**
* 通过输入流读取文件
*
* @param name 文件全限定类名
*/
public byte[] loadByte(String name) throws IOException {
if (name == null || name.length() == 0) {
return new byte[1024];
}
name = name.replaceAll("\\.", "/");
FileInputStream fis = new FileInputStream(classPath + "/" + name + ".class");
int len = fis.available();
byte[] data = new byte[len];
fis.read(data);
fis.close();
return data;
}
/**
* 将指定的路径中的指定的文件进行加载
*
* @param name 全限定类名
* @return
* @throws ClassNotFoundException
*/
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
if (name == null || name.length() == 0) {
return null;
}
try {
byte[] data = loadByte(name);
return defineClass(name, data, 0, data.length);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
throw new ClassNotFoundException();
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
MyClassLoader loader = new MyClassLoader("/Users/luyi/Desktop");
Class<?> clazz = loader.loadClass("Test", false);
Object instance = clazz.newInstance();
Method sayHi = clazz.getDeclaredMethod("sayHi", null);
sayHi.invoke(instance, null);
System.out.println(clazz.getClassLoader().getClass().getName());
}
}
运行结果：
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从运行结果可以看出，自定义的类加载器已经完成了对指定文件的加载，并正确的执行了方法。
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