classloader

 目錄

      What is ClassLoader?

      When to load the class?

      ClassLoader Tree & Delegation Model

      Unloading? Reloading?

What is ClassLoader?

      與普通程序不同的是,Java程序(class文件)並不是本地的可執行程序。當運行Java程序時,首先運行JVM(Java虛擬機),然後再把Java class加載到JVM裏頭運行,負責加載Java class的這部分就叫做Class Loader。

      JVM本身包含了一個ClassLoader稱爲Bootstrap ClassLoader,和JVM一樣,BootstrapClassLoader是用本地代碼實現的,它負責加載核心JavaClass(即所有java.*開頭的類)。另外JVM還會提供兩個ClassLoader,它們都是用Java語言編寫的,由BootstrapClassLoader加載;其中Extension ClassLoader負責加載擴展的Javaclass(例如所有javax.*開頭的類和存放在JRE的ext目錄下的類),ApplicationClassLoader負責加載應用程序自身的類。

     當運行一個程序的時候,JVM啓動,運行bootstrapclassloader,該ClassLoader加載java核心API(ExtClassLoader和AppClassLoader也在此時被加載),然後調用ExtClassLoader加載擴展API,最後AppClassLoader加載CLASSPATH目錄下定義的Class,這就是一個程序最基本的加載流程。

When to load the class?

    什麼時候JVM會使用ClassLoader加載一個類呢?當你使用java去執行一個類,JVM使用ApplicationClassLoader加載這個類;然後如果類A引用了類B,不管是直接引用還是用Class.forName()引用,JVM就會找到加載類A的ClassLoader,並用這個ClassLoader來加載類B。JVM按照運行時的有效執行語句,來決定是否需要裝載新類,從而裝載儘可能少的類,這一點和編譯類是不相同的。

   Why use your own ClassLoader?

   似乎JVM自身的ClassLoader已經足夠了,爲什麼我們還需要創建自己的ClassLoader呢?

   因爲JVM自帶的ClassLoader只是懂得從本地文件系統加載標準的java class文件,如果編寫你自己的ClassLoader,你可以做到:

   1)在執行非置信代碼之前,自動驗證數字簽名

   2)動態地創建符合用戶特定需要的定製化構建類

   3)從特定的場所取得java class,例如數據庫中

  事實上當使用Applet的時候,就用到了特定的ClassLoader,因爲這時需要從網絡上加載java class,並且要檢查相關的安全信息。

  目前的應用服務器大都使用了ClassLoader技術,即使你不需要創建自己的ClassLoader,瞭解其原理也有助於更好地部署自己的應用。

ClassLoader Tree & Delegation Model

  當你決定創建你自己的ClassLoader時,需要繼承java.lang.ClassLoader或者它的子類。在實例化每個ClassLoader對象時,需要指定一個父對象;如果沒有指定的話,系統自動指定ClassLoader.getSystemClassLoader()爲父對象。

  所以當創建自己的Class Loader時,只需要重載findClass()這個方法。

Unloading? Reloading?

      當一個javaclass被加載到JVM之後,它有沒有可能被卸載呢?我們知道Win32有FreeLibrary()函數,Posix有dlclose()函數可以被調用來卸載指定的動態連接庫,但是Java並沒有提供一個UnloadClass()的方法來卸載指定的類。

     在Java中,java class的卸載僅僅是一種對系統的優化,有助於減少應用對內存的佔用。既然是一種優化方法,那麼就完全是JVM自行決定如何實現,對Java開發人員來說是完全透明的。

    在什麼時候一個java class/interface會被卸載呢?Sun公司的原話是這麼說的:"class or interfacemay be unloaded if and only if its class loader is unreachable. Classesloaded by the bootstrap loader may not be unloaded."

   事實上我們關心的不是如何卸載類的,我們關心的是如何更新已經被加載了的類從而更新應用的功能.JSP則是一個非常典型的例子,如果一個JSP文件被更改了,應用服務器則需要把更改後的JSP重新編譯,然後加載新生成的類來響應後繼的請求。

    其實一個已經加載的類是無法被更新的,如果你試圖用同一個ClassLoader再次加載同一個類,就會得到異常(java.lang.LinkageError: duplicate classdefinition),我們只能夠重新創建一個新的ClassLoader實例來再次加載新類。至於原來已經加載的類,開發人員不必去管它,因爲它可能還有實例正在被使用,只要相關的實例都被內存回收了,那麼JVM就會在適當的時候把不會再使用的類卸載。

   使用線程上下文類加載器, 可以在執行線程中, 拋棄雙親委派加載鏈模式, 使用線程上下文裏的類加載器加載類.

   典型的例子有, 通過線程上下文來加載第三方庫jndi實現, 而不依賴於雙親委派.

   大部分java app服務器(jboss, tomcat..)也是採用contextClassLoader來處理web服務。

   當然, 好東西都有利弊. 使用線程上下文加載類, 也要注意, 保證多根需要通信的線程間的類加載器應該是同一個, 防止因爲不同的類加載器, 導致類型轉換異常(ClassCastException).

 

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