第五章 类加载器ClassLoader源码解析

2016-12-30 09:53:57来源:oschina作者:abcijkxyz人点击

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说明:了解ClassLoader前,先了解第四章 类加载机制

1、ClassLoader作用

类加载流程的"加载"阶段是由类加载器完成的。

2、类加载器结构


结构:BootstrapClassLoader(祖父)-->ExtClassLoader(爷爷)-->AppClassLoader(也称为SystemClassLoader)(爸爸)-->自定义类加载器(儿子)


关系:看括号中的排位;彼此相邻的两个为父子关系,前为父,后为子


2.1、BootstrapClassLoader

下边简称为boot
C++编写
为ExtClassLoader的父类,但是通过ExtClassLoader的getParent()获取到的是null(在类加载器部分:null就是指boot)
主要加载:E:/Java/jdk1.6/jre/lib/*.jar(最重要的就是:rt.jar)

2.2、ExtClassLoader:

下边简称为ext
java编写,位于sun.misc包下,该包在你导入源代码的时候是没有的,需要重新去下
主要加载:E:/Java/jdk1.6/jre/lib/ext/*.jar(eg.dnsns.jar)

2.3、AppClassLoader:

下边简称为app
java编写,位于sun.misc包下
主要加载:类路径下的jar

2.4、自定义类加载器:

下边简称为custom
自己编写的类加载器,需要继承ClassLoader类或URLClassLoader,并至少重写其中的findClass(String name)方法,若想打破双亲委托机制,需要重写loadClass方法
主要加载:自己指定路径的class文件

3、全盘负责机制


概念:假设ClassLoaderA要加载class B,但是B引用了class C,那么ClassLoaderA先要加载C,再加载B,"全盘"的意思就是,加载B的类加载器A,也会加载B所引用的类

4、双亲委托机制


这也是类加载器加载一个类的整个过程。


过程:假设我现在从类路径下加载一个类A,


1)那么app会先查找是否加载过A,若有,直接返回;


2)若没有,去ext检查是否加载过A,若有,直接返回;


3)若没有,去boot检查是否加载过A,若有,直接返回;


4)若没有,那就boot加载,若在E:/Java/jdk1.6/jre/lib/*.jar下找到了指定名称的类,则加载,结束;


5)若没找到,boot加载失败;


6)ext开始加载,若在E:/Java/jdk1.6/jre/lib/ext/*.jar下找到了指定名称的类,则加载,结束;


7)若没找到,ext加载失败;


8)app加载,若在类路径下找到了指定名称的类,则加载,结束;


9)若没有找到,抛出异常ClassNotFoundException


注意:

在上述过程中的1)2)3)4)6)8)后边,都要去判断是否需要进行"解析"过程 ("解析"见 第四章 类加载机制)
类的加载过程只有向上的双亲委托,没有向下的查询和加载,假设是ext在E:/Java/jdk1.6/jre/lib/ext/*.jar下加载一个类,那么整个查询与加载的过程与app无关。
假设A加载成功了,那么该类就会缓存在当前的类加载器实例对象C中,key是(A,C)(其中A是类的全类名,C是加载A的类加载器对象实例),value是对应的java.lang.Class对象
上述的1)2)3)都是从相应的类加载器实例对象的缓存中进行查找
进行缓存的目的是为了同一个类不被加载两次
使用(A,C)做key是为了隔离类,假设现在有一个类加载器B也加载了A,key为(A,B),则这两个A是不同的A。这种情况怎么发生呢?

假设有custom1、custom2两个自定义类加载器,他们是兄弟关系,同时加载A,这就是有可能的了

总结:

从底向上检查是否加载过指定名称的类;从顶向下加载该类。(在其中任何一个步骤成功之后,都会中止类加载过程)
双亲委托的好处:假设自己编写了一个java.lang.Object类,编译后置于类路径下,此时在系统中就有两个Object类,一个是rt.jar的,一个是类路径下的,在类加载的过程中,当要按照全类名去加载Object类时,根据双亲委托,boot会加载rt.jar下的Object类,这是方法结束,即类路径下的Object类就没有加载了。这样保证了系统中类不混乱。

5、源代码


1 /**
2* 根据指定的binary name加载class。3* 步驟:4* 假设我现在从类路径下加载一个类A,5* 1)那么app会先查找是否加载过A(findLoadedClass(name)),若有,直接返回;6* 2)若没有,去ext检查是否加载过A(parent.loadClass(name, false)),若有,直接返回;7* findBootstrapClassOrNull(name) 3)4)5)都是这个方法8* 3)若没有,去boot检查是否加载过A,若有,直接返回;9* 4)若没有,那就boot加载,若在E:/Java/jdk1.6/jre/lib/*.jar下找到了指定名称的类,则加载,结束; 10* 5)若没找到,boot加载失败; 11* findClass(name) 6)7)8)9)都是这个方法 12* 在findClass中调用了defineClass方法,该方法会生成当前类的java.lang.Class对象 13* 6)ext开始加载,若在E:/Java/jdk1.6/jre/lib/ext/*.jar下找到了指定名称的类,则加载,结束; 14* 7)若没找到,ext加载失败; 15* 8)app加载,若在类路径下找到了指定名称的类,则加载,结束; 16* 9)若没有找到,抛出异常ClassNotFoundException 17* 注意:在上述过程中的1)2)3)4)6)8)后边,都要去判断是否需要进行"解析"过程 18*/
19 protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) 20throws ClassNotFoundException { 21Class c = findLoadedClass(name);//检查要加载的类是不是已经被加载了
22if (c == null) {//没有被加载过
23try { 24 if (parent != null) { 25 //如果父加载器不是boot,递归调用loadClass(name, false)
26 c = parent.loadClass(name, false); 27 } else {//父加载器是boot
28 /*
29* 返回一个由boot加载过的类;3) 30* 若没有,就去试着在E:/Java/jdk1.6/jre/lib/*.jar下查找 4) 31* 若在bootstrap class loader的查找范围内没有查找到该类,则返回null 5) 32*/
33 c = findBootstrapClassOrNull(name); 34} 35} catch (ClassNotFoundException e) { 36 //父类加载器无法完成加载请求
37} 38if (c == null) { 39 //如果父类加载器未找到,再调用本身(这个本身包括ext和app)的findClass(name)来查找类
40 c = findClass(name); 41} 42} 43if (resolve) { 44resolveClass(c); 45} 46return c; 47 }View Code

说明:

该段代码中引用的大部分方法实质上都是native方法
其中findClass方法的类定义如下:


/** * 查找指定binary name的类 * 该类应该被ClassLoader的实现类重写 */
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { throw new ClassNotFoundException(name); }View Code关于findClass可以查看URLClassLoader.findClass(final String name),其中引用了defineClass方法,在该方法中将二进制字节流转换为了java.lang.Class对象。

附:关于递归


递归基于栈实现。


上述的代码如果不清楚递归的意义是看不清的。


解释:

app_loadClass()方法执行到ext_loadClass(),这时候对于app_loadClass()中剩余的findClass()会在栈中向下压;
然后执行ext_loadClass(),当执行到findBootstrapClassOrNull(name),这时候ext_loadClass()中剩余的findClass()也会从栈顶向下压,此时ext_loadClass()_findClass()仅仅位于app_loadClass()_findClass()的上方;
然后执行findBootstrapClassOrNull(name),当boot检测过后并且执行完加载后并且没成功,boot方法离开栈顶;
然后执行此时栈顶的ext_loadClass()_findClass()
然后执行此时栈顶的app_loadClass()_findClass()

这样,就完成了双亲委托机制。


递归太烦了,实际开发中尽量不要用!

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