初探Java類加載機制的奧秘
一、在jdk1.2以后，類加載是通過委托來完成的，這意味著如果 ClassLoader 不能找到類，它會請求父代 ClassLoader 來執行此項任務，所有 ClassLoaders 的根是系統 ClassLoader，它會以缺省方式裝入類 -- 即，從本地文件系統。今天我們就來探討一下在jvm中這些機制是怎樣運行的。讓我們假設有一個class字節碼文件（比如Hello.class文件），那么在應用程序中，他是如何被加載進來，并形成一個類對象的呢？我們這篇文章的目的就是為了解釋這個問題。
在java.lang包里有個ClassLoader類，ClassLoader 的基本目標是對類的請求提供服務。當 JVM 需要使用類時，它根據名稱向 ClassLoader 請求這個類，然后 ClassLoader 試圖返回一個表示這個類的 Class 對象。通過覆蓋對應于這個過程不同階段的方法，可以創建定制的 ClassLoader。其中有個loadClass(String name, boolean resolve)方法，該方法為ClassLoader的入口點，在jdk1.2以后，loadClass方法將缺省調用findClass方法，詳細內容可以參考API文檔，我們編寫的ClassLoader主要就是為了覆蓋以上兩個方法。回到我們剛才的問題，怎樣讀進字節碼文件，并把它構成一個類對象呢？在ClassLoader里有個方法，Class defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)，答案就在這里了，我們根據把class字節碼文件（如Hello.class)讀進一個字節數組里，byte[] b,并把它轉化為Class對象，而這些數據可以來源于文件，網絡等，神奇吧:)
defineClass管理 JVM 的許多復雜、神秘和倚賴于實現的方面 -- 它把字節碼分析成運行時數據結構、校驗有效性等等。不必擔心，您無需親自編寫它。事實上，即使您想要這么做也不能覆蓋它，因為它已被標記成最終的。
其他一些方法：
findSystemClass方法：從本地文件系統裝入文件。它在本地文件系統中尋找類文件，如果存在，就使用 defineClass 將原始字節轉換成 Class 對象，以將該文件轉換成類。
findClass方法：jdk1.2以后loadClass 的缺省實現調用這個新方法。findClass 的用途包含您的 ClassLoader 的所有特殊代碼，而無需要復制其它代碼（例如，當專門的方法失敗時，調用系統 ClassLoader）。
getSystemClassLoader： 如果覆蓋 findClass 或 loadClass，getSystemClassLoader 使您能以實際 ClassLoader 對象來訪問系統 ClassLoader（而不是固定的從 findSystemClass 調用它）。
getParent：為了將類請求委托給父代 ClassLoader，這個新方法允許 ClassLoader 獲取它的父代 ClassLoader。當使用特殊方法，定制的 ClassLoader 不能找到類時，可以使用這種方法。
resolveClass: 可以不完全地（不帶解析）裝入類，也可以完全地（帶解析）裝入類。當編寫我們自己的 loadClass 時，可以調用 resolveClass，這取決于 loadClass 的 resolve 參數的值。
findLoadedClass:充當一個緩存,當請求 loadClass 裝入類時，它調用該方法來查看 ClassLoader 是否已裝入這個類，這樣可以避免重新裝入已存在類所造成的麻煩。應首先調用該方法。
二、工作流程：
1)調用 findLoadedClass(String) 來查看是否存在已裝入的類,如果沒有，那么采用那種特殊的神奇方式來獲取原始字節。
2）通過父類ClassLoader調用loadClass方法，如果父類ClassLoader是null，那么按缺省方式裝入類，即系統ClassLoader。
3）調用findClass(String)去查找類并獲取類；
4）如果loadClass 的 resolve 參數的值為true，那么調用 resolveClass 解析 Class 對象.
5）如果還沒有類，返回 ClassNotFoundException。
6）否則，將類返回給調用程序。
三、一個實現了ClassLoader的例子：
以上的核心內容已經編寫完了，編譯后，我們得到兩個文件：
CompilingClassLoader.class,TestRun.class
四、編寫一個例子，然后運行我們的ClassLoader
好了，運行java TestRun Hello 阿飛
在java.lang包里有個ClassLoader類，ClassLoader 的基本目標是對類的請求提供服務。當 JVM 需要使用類時，它根據名稱向 ClassLoader 請求這個類，然后 ClassLoader 試圖返回一個表示這個類的 Class 對象。通過覆蓋對應于這個過程不同階段的方法，可以創建定制的 ClassLoader。其中有個loadClass(String name, boolean resolve)方法，該方法為ClassLoader的入口點，在jdk1.2以后，loadClass方法將缺省調用findClass方法，詳細內容可以參考API文檔，我們編寫的ClassLoader主要就是為了覆蓋以上兩個方法。回到我們剛才的問題，怎樣讀進字節碼文件，并把它構成一個類對象呢？在ClassLoader里有個方法，Class defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)，答案就在這里了，我們根據把class字節碼文件（如Hello.class)讀進一個字節數組里，byte[] b,并把它轉化為Class對象，而這些數據可以來源于文件，網絡等，神奇吧:)
defineClass管理 JVM 的許多復雜、神秘和倚賴于實現的方面 -- 它把字節碼分析成運行時數據結構、校驗有效性等等。不必擔心，您無需親自編寫它。事實上，即使您想要這么做也不能覆蓋它，因為它已被標記成最終的。
其他一些方法：
findSystemClass方法：從本地文件系統裝入文件。它在本地文件系統中尋找類文件，如果存在，就使用 defineClass 將原始字節轉換成 Class 對象，以將該文件轉換成類。
findClass方法：jdk1.2以后loadClass 的缺省實現調用這個新方法。findClass 的用途包含您的 ClassLoader 的所有特殊代碼，而無需要復制其它代碼（例如，當專門的方法失敗時，調用系統 ClassLoader）。
getSystemClassLoader： 如果覆蓋 findClass 或 loadClass，getSystemClassLoader 使您能以實際 ClassLoader 對象來訪問系統 ClassLoader（而不是固定的從 findSystemClass 調用它）。
getParent：為了將類請求委托給父代 ClassLoader，這個新方法允許 ClassLoader 獲取它的父代 ClassLoader。當使用特殊方法，定制的 ClassLoader 不能找到類時，可以使用這種方法。
resolveClass: 可以不完全地（不帶解析）裝入類，也可以完全地（帶解析）裝入類。當編寫我們自己的 loadClass 時，可以調用 resolveClass，這取決于 loadClass 的 resolve 參數的值。
findLoadedClass:充當一個緩存,當請求 loadClass 裝入類時，它調用該方法來查看 ClassLoader 是否已裝入這個類，這樣可以避免重新裝入已存在類所造成的麻煩。應首先調用該方法。
二、工作流程：
1)調用 findLoadedClass(String) 來查看是否存在已裝入的類,如果沒有，那么采用那種特殊的神奇方式來獲取原始字節。
2）通過父類ClassLoader調用loadClass方法，如果父類ClassLoader是null，那么按缺省方式裝入類，即系統ClassLoader。
3）調用findClass(String)去查找類并獲取類；
4）如果loadClass 的 resolve 參數的值為true，那么調用 resolveClass 解析 Class 對象.
5）如果還沒有類，返回 ClassNotFoundException。
6）否則，將類返回給調用程序。
三、一個實現了ClassLoader的例子：
| /** *CompilingClassLoader.java *Copyright 2005-2-12 */ import java.io.*; public class CompilingClassLoader extends ClassLoader{ //讀取一個文件的內容 private byte[] getBytes(String filename) throws IOException{ File file=new File(filename); long len=file.length(); byte[] raw=new byte[(int)len]; FileInputStream fin=new FileInputStream(file); int r=fin.read(raw); if(r!=len) throw new IOException("Can't read all,"+r+"!="+len); fin.close(); return raw; } private boolean compile(String javaFile) throws IOException{ System.out.println("CCL:Compiling "+javaFile+"..."); //調用系統的javac命令 Process p=Runtime.getRuntime().exec("javac "+javaFile); try{ //其他線程都等待這個線程完成 p.waitFor(); }catch(InterruptedException ie){ System.out.println(ie); } int ret=p.exitValue(); return ret==0; } public Class loadClass(String name,boolean resovle) throws ClassNotFoundException{ Class clas=null; clas=findLoadedClass(name); //這里說明了包的表示 String fileStub=name.replace('.','/'); String javaFilename=fileStub+".java"; String classFilename=fileStub+".class"; File javaFile=new File(javaFilename); File classFile=new File(classFilename); //如果存在class文件就不編譯 if(javaFile.exists()&&(!classFile.exists()||javaFile.lastModified()>classFile.lastModified())){ try{ if(!compile(javaFilename)||!classFile.exists()){ throw new ClassNotFoundException("ClassNotFoundExcetpion:"+javaFilename); } }catch(IOException ie){ throw new ClassNotFoundException(ie.toString()); } } try{ byte[] raw=getBytes(classFilename); //通過讀入數據來構造一個類結構，這是核心 clas=defineClass(name,raw,0,raw.length); }catch(IOException ie){ // } if(clas==null){ clas=findSystemClass(name); } System.out.println("findSystemClass:"+clas); if(resovle && clas!=null){ resolveClass(clas); } if(clas==null){ throw new ClassNotFoundException(name); } return clas; } } 測試該loader： /** *TestRun.java *Copyright 2005-2-11 */ import java.lang.reflect.*; public class TestRun{ public static void main(String[] args) throws Exception{ String progClass=args[0]; String progArgs[]=new String[args.length-1]; System.arraycopy(args,1,progArgs,0,progArgs.length); CompilingClassLoader ccl=new CompilingClassLoader(); Class clas=ccl.loadClass(progClass); //返回一個class的type Class[] mainArgType={(new String[0]).getClass()}; Method main=clas.getMethod("main",mainArgType); Object argsArray[]={progArgs}; main.invoke(null,argsArray); } } |
以上的核心內容已經編寫完了，編譯后，我們得到兩個文件：
CompilingClassLoader.class,TestRun.class
四、編寫一個例子，然后運行我們的ClassLoader
| /** *Hello.java */ public class Hello{ public static void main(String[] args){ if(args.length!=1){ System.err.println("Error,exit!"); System.exit(1); } String name=args[0]; System.out.println("Hello,"+name); } } |
好了，運行java TestRun Hello 阿飛
| .... .... .... Hello,阿飛 |