自定義class loader

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上圖爲JDK 8中ClassLoader的族譜,可見除了總所周知的AppClassLoader和ExtClassLoader外,JDK中還有很多其它ClassLoader,既然這麼多ClassLoader存在,也就不那麼神祕了,那麼如何自定義ClassLoader了?最簡單的方式當然是繼承現有的ClassLoader實現類,避免重複發明輪子,所以我們先了解一下ClassLoader類的實現。


findClass方法:這是自定義class loader類必須覆蓋的方法,用於告訴class loader到哪裏去加載類,比如某個目錄或者JAR URL等。參數name爲要加載的類全名,如java.lang.String。該方法作爲類加載的步驟之一被loadClass()方法調用。

    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        throw new ClassNotFoundException(name);
    }


loadClass方法:這是classloader加載類的入口方法,覺得方法實現代碼寫得很夠清晰就全貼出來了,附加一張簡單的活動圖輔助說明方法邏輯。

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protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // First, check if the class has already been loaded
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    if (parent != null) {
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }

                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    long t1 = System.nanoTime();
                    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);
            }
            return c;
        }
    }


getParent方法:用於獲取class loader的parent,沒有返回null。

public final ClassLoader getParent()


findLoadedClass方法:返回已經加載的類。該方法直接調用本地方法實現。

protected final Class<?> findLoadedClass(String name)


resolveClass方法:用於連接一個Class,如果已經連接則什麼都不做。該方法直接調用本地方法實現。

protected final void resolveClass(Class<?> c)


defineClass方法:將字節碼轉換爲Class實例,即加載.class文件後需要創建一個對應的java.lang.Class對象用於描述該Class。該方法直接調用本地方法實現。

protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)


借一個圖,理解更清晰點:

wKioL1RsNpTw53hRAAFY7LB-UGk073.jpg


根據以上分析,自定義一個class loader 只需要集成ClassLoader類並覆蓋findClass方法即可,我們也自己搞一個看看。


Car接口:

package com.stevex.app.classloader;

public interface Car {
	public void run();
}


BMW類:

package com.stevex.app.classloader;

public class BMW implements Car {

	public void run() {
		System.out.println("BMW");
	}

}


SteveClassLoader類:自定義的class loader類

package com.stevex.app.classloader;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class SteveClassLoader extends ClassLoader {
	@Override
	public Class<?> findClass(String name) {
		byte[] bt = loadClassData(name);
		return defineClass(name, bt, 0, bt.length);
	}

	private byte[] loadClassData(String className) {
		// read class
		InputStream is = getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(
				className.replace(".", "/") + ".class");
		ByteArrayOutputStream byteSt = new ByteArrayOutputStream();
		// write into byte
		int len = 0;
		try {
			while ((len = is.read()) != -1) {
				byteSt.write(len);
			}
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		// convert into byte array
		return byteSt.toByteArray();
	}

}


SteveClassLoaderTest類:測試類,SteveClassLoader默認構造函數會設置System class loader爲parent,測試時執行loadClass方法會發現BMW類是委託AppClassLoader加載的,所以AppClassLoader可以訪問到,不會出錯;

執行findClass2方法就會發生錯誤,因爲我們直接使用SteveClassLoader加載BMW類,而不是委託給parent加載,根據class loader命名空間規則(簡單來講,每個class loader 都有自己唯一的命名空間,每個class loader 只能訪問自己命名空間中的類,一個class可以被不同的class loader重複加載,但同一個class只能被同一個class loader加載一次,如果一個類是委託parent加載的,那麼加載後,這個類就類似共享的,parent和child都可以訪問到這個類,因爲parent是不會委託child加載類的,所以child加載的類parent訪問不到),子加載器的命名空間包含了parent加載的所有類,反過來則不成立,SteveClassLoaderTest類是AppClassLoader加載的,所以其看不見由SteveClassLoader加載的BMW類,但Car接口是可以訪問的,所以賦給Car類型不會出錯。

在findClass1方法中,我們直接使用反射調用run方法就沒事了。


package com.stevex.app.classloader;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class SteveClassLoaderTest {
	public static void main(String[] args) throws InstantiationException,
			IllegalAccessException, NoSuchMethodException, SecurityException,
			IllegalArgumentException, InvocationTargetException, ClassNotFoundException {

		SteveClassLoader loader = new SteveClassLoader();
		
		loadClass(loader);

		findClass1(loader);
		
		//findClass2(loader);
	}

	private static void findClass1(SteveClassLoader loader) throws InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
		Class<?> c = loader.findClass("com.stevex.app.classloader.BMW");
		System.out.println("Loaded by :" + c.getClassLoader());
		Object ob = c.newInstance();
		Method md = c.getMethod("run");
		md.invoke(ob);
	}

	private static void loadClass(SteveClassLoader loader)
			throws ClassNotFoundException, InstantiationException,
			IllegalAccessException {
		Class<?> c = loader.loadClass("com.stevex.app.classloader.BMW");		
		System.out.println("Loaded by :" + c.getClassLoader());
		
		Car car = (Car) c.newInstance();
		car.run();
		
		BMW bmw = (BMW) c.newInstance();
		bmw.run();		
	}
	
	private static void findClass2(SteveClassLoader loader)
			throws InstantiationException,
			IllegalAccessException {
		Class<?> c = loader.findClass("com.stevex.app.classloader.BMW");
		System.out.println("Loaded by :" + c.getClassLoader());
		Car car = (Car) c.newInstance();
		car.run();
		
		BMW bmw = (BMW) c.newInstance();
		bmw.run();
	}
}


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