ClassLoader分析

2017-09-05

1. ClassLoader介绍

ClassLoader是将字节码加载进JVM内存中的类，同时将解析并初始化类，sun默认提供的有三个ClassLoader。

2. 双亲委托机制原因

正确加载程序和JVM所需要的类，比如String类是由Bootstrap ClassLoader加载的，要是没有双亲委托机制，而我自己又编写了一个String类，那么将会加载我的String进入JVM中，此时其他依赖的类用到了系统的String类的话，就可能会出现错误，有两个String类被加载进了JVM中，可能会导致无法运行成功，双亲委托就是保证这种情况不会发生。

3. 三个ClassLoader

Bootstrap ClassLoader

不继承自ClassLoader，由C++实现，随JVM启动而加载，会构造出ExtClassLoader和AppClassLoader；加载rt.jar包中的class
ExtClassLoader

父类是Bootstrap ClassLoader，但因为Bootstrap是c++编写的，所以在java中用null表示ExtClassLoader的父类加载器;加载ext文件夹中的class
AppClassLoader

父类是ExtClassLoader，加载用户所编写的Class

4. 类加载动态性

JVM启动时，将所需要的基础类都加载到内存中来（Bootstrap），而其他类只在需要时才加载，这样能节省内存开销

5. context class loader（基础类中回调用户代码）

线程上下文类加载器：绕过双亲委托模式，指定类加载器。比如JDBC接口是由java核心库提供，而我们使用时是利用其实现类，此时因为实现类不属于java核心库，而JDBC接口里的代码经常需要加载具体的实现类，实现类是由AppClassLoader加载，则会出现问题。context class loader默认是AppClassLoader，使用其则能让SPI接口的代码（如JDBC接口的代码）使用context class loader，从而成功加载到SPI实现的类。

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // First, check if the class has already been loaded
            //1. 查看类是否已经加载进来了
            Class c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    //2. 类未被加载：委托父类加载
                    //2.1 是否有父加载器：双亲委派模式
                    if (parent != null) {
                        //2.1.1 有父类，让父类加载该类
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        //2.1.2 没有父类，让Bootstrap加载该类
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }
                //3. 类未被加载：使用自定义类加载器加载
                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    long t1 = System.nanoTime();
                    //3.1 自定义类加载器的加载方法
                    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;
        }
    }

6. 自定义ClassLoader

重写findClass()方法
将类字节码文件读取进来

用defineClass()方法将加载到jvm

public class TestClassLoader extends ClassLoader {
	String path;
	String name;
	
	public TestClassLoader(String name,String path){
		super();
		this.name = name;
		this.path = path;
	}
	
	public TestClassLoader(ClassLoader parent,String name,String path){
		super(parent);
		this.name = name;
		this.path = path;
	}
	
	@Override
	protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
		byte[] data = getDataFromClassFile(name);
		return defineClass(name, data, 0, data.length);
	}
	public byte[] getDataFromClassFile(String name){
		byte[] returnData = null;
		name = name.replaceAll("\\.", "/");
		path = path + name + ".class";
		InputStream is = null;
		ByteArrayOutputStream os =null;
		
		try{
			is = new FileInputStream(new File(path));
			os = new ByteArrayOutputStream();
			int len;
			while ((len = is.read()) != -1) {
				os.write(len);
			}
			returnData = os.toByteArray();
		}catch(Exception e){
			e.printStackTrace();
		}finally{
			try{
				if(is!=null){
					is.close();
				}
				if(os!=null){
					os.close();
				}
			}catch(Exception e){
				e.printStackTrace();
			}
		}
		return returnData;
	}
	
	@Override
	public String toString() {
		return this.name;
	}
}