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ClassLoader创建、加载class、卸载class(Java)


 

   

  一、java提供了三种ClassLoader对Class进行加载:

  1.BootStrap ClassLoader:称为启动类加载器,是Java类加载层次中最顶层的类加载器,负责加载JDK中的核心类库,如:rt.jar、resources.jar、charsets.jar等,可通过如下程序获得该类加载器从哪些地方加载了相关的jar或class文件:

  URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();

  for (int i = 0; i < urls.length; i++) {

  System.out.println(urls[i].toExternalForm());

  }

  或者

  System.out.println(System.getProperty("sun.boot.class.path"));

  最后结果为:

  /Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/resources.jar

  /Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/rt.jar

  /Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/sunrsasign.jar

  /Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/jsse.jar

  /Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/jce.jar

  /Java/jdk1.6.0_22/jre/lib/charsets.jar

  /Java/jdk1.6.0_22/jre/classes/

  2.Extension ClassLoader:称为扩展类加载器,负责加载Java的扩展类库,默认加载JAVA_HOME/jre/lib/ext/目下的所有jar。

  3.App ClassLoader:称为系统类加载器,负责加载应用程序classpath目录下的所有jar和class文件。

  二、ClassLoader的加载原理

  1、原理介绍

  ClassLoader使用的是双亲委托模型来搜索类的,每个ClassLoader实例都有一个父类加载器的引用(不是继承的关系,是一个包含的关系),虚拟机内置的类加载器(Bootstrap ClassLoader)本身没有父类加载器,但可以用作其它ClassLoader实例的的父类加载器。当一个ClassLoader实例需要加载某个类时,它会试图亲自搜索某个类之前,先把这个任务委托给它的父类加载器,这个过程是由上至下依次检查的,首先由最顶层的类加载器Bootstrap ClassLoader试图加载,如果没加载到,则把任务转交给Extension ClassLoader试图加载,如果也没加载到,则转交给App ClassLoader 进行加载,如果它也没有加载得到的话,则返回给委托的发起者,由它到指定的文件系统或网络等URL中加载该类。如果它们都没有加载到这个类时,则抛出ClassNotFoundException异常。否则将这个找到的类生成一个类的定义,并将它加载到内存当中,最后返回这个类在内存中的Class实例对象。

  2、为什么要使用双亲委托这种模型呢?

  因为这样可以避免重复加载,当父亲已经加载了该类的时候,就没有必要子ClassLoader再加载一次。考虑到安全因素,我们试想一下,如果不使用这种委托模式,那我们就可以随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义的类型,这样会存在非常大的安全隐患,而双亲委托的方式,就可以避免这种情况,因为String已经在启动时就被引导类加载器(Bootstrcp ClassLoader)加载,所以用户自定义的ClassLoader永远也无法加载一个自己写的String,除非你改变JDK中ClassLoader搜索类的默认算法。

  3、 但是JVM在搜索类的时候,又是如何判定两个class是相同的呢?

  JVM在判定两个class是否相同时,不仅要判断两个类名是否相同,而且要判断是否由同一个类加载器实例加载的。只有两者同时满足的情况下,JVM才认为这两个class是相同的。就算两个class是同一份class字节码,如果被两个不同的ClassLoader实例所加载,JVM也会认为它们是两个不同class。

  4、ClassLoader的体系架构:

  三、自定义ClassLoader,自定义ClassLoader需要继承java.lang.ClassLoader或者继承URLClassLoader

  放两个类型的具体实现代码:

  1.继承自ClassLoader

  复制代码

  public class NetworkClassLoader extends ClassLoader {

  private String rootUrl;

  public NetworkClassLoader(String rootUrl) {

  this.rootUrl = rootUrl;

  }

  @Override

  protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {

  Class clazz = null;//this.findLoadedClass(name); // 父类已加载

  //if (clazz == null) { //检查该类是否已被加载过

  byte[] classData = getClassData(name); //根据类的二进制名称,获得该class文件的字节码数组

  if (classData == null) {

  throw new ClassNotFoundException();

  }

  clazz = defineClass(name, classData, 0, classData.length); //将class的字节码数组转换成Class类的实例

  //}

  return clazz;

  }

  private byte[] getClassData(String name) {

  InputStream is = null;

  try {

  String path = classNameToPath(name);

  URL url = new URL(path);

  byte[] buff = new byte[1024*4];

  int len = -1;

  is = url.openStream();

  ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();

  while((len = is.read(buff)) != -1) {

  baos.write(buff,0,len);

  }

  return baos.toByteArray();

  } catch (Exception e) {

  e.printStackTrace();

  } finally {

  if (is != null) {

  try {

  is.close();

  } catch(IOException e) {

  e.printStackTrace();

  }

  }

  }

  return null;

  }

  private String classNameToPath(String name) {

  return rootUrl + "/" + name.replace(".", "/") + ".class";

  }

  }

  复制代码

  2.继承自URLClassLoader

  复制代码

  ublic class SimpleURLClassLoader extends URLClassLoader {

  //工程class类所在的路径

  public static String projectClassPath = "E:/IDE/work_place/ZJob-Note/bin/";

  //所有的测试的类都在同一个包下

  public static String packagePath = "testjvm/testclassloader/";

  public SimpleURLClassLoader() {

  //设置ClassLoader加载的路径

  super(getMyURLs());

  }

  private static URL[] getMyURLs(){

  URL url = null;

  try {

  url = new File(projectClassPath).toURI().toURL();

  } catch (MalformedURLException e) {

  e.printStackTrace();

  }

  return new URL[] { url };

  }

  public Class load(String name) throws Exception{

  return loadClass(name);

  }

  public Class loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {

  return loadClass(name,false);

  }

  /**

  * 重写loadClass,不采用双亲委托机制("java."开头的类还是会由系统默认ClassLoader加载)

  */

  @Override

  public Class loadClass(String name,boolean resolve) throws ClassNotFoundException {

  Class clazz = null;

  //查看HotSwapURLClassLoader实例缓存下,是否已经加载过class

  clazz = findLoadedClass(name);

  if (clazz != null ) {

  if (resolve) {

  resolveClass(clazz);

  }

  return (clazz);

  }

  //如果类的包名为"java."开始,则有系统默认加载器AppClassLoader加载

  if(name.startsWith("java.")) {

  try {

  //得到系统默认的加载cl,即AppClassLoader

  ClassLoader system = ClassLoader.getSystemClassLoader();

  clazz = system.loadClass(name);

  if (clazz != null) {

  if (resolve)

  resolveClass(clazz);

  return (clazz);

  }

  } catch (ClassNotFoundException e) {

  // Ignore

  }

  }

  return customLoad(name,this);

  }

  /**

  * 自定义加载

  * @param name

  * @param cl

  * @return

  * @throws ClassNotFoundException

  */

  public Class customLoad(String name,ClassLoader cl) throws ClassNotFoundException {

  return customLoad(name, false,cl);

  }

  /**

  * 自定义加载

  * @param name

  * @param resolve

  * @return

  * @throws ClassNotFoundException

  */

  public Class customLoad(String name, boolean resolve,ClassLoader cl) throws ClassNotFoundException {

  //findClass()调用的是URLClassLoader里面重载了ClassLoader的findClass()方法

  Class clazz = ((SimpleURLClassLoader)cl).findClass(name);

  if (resolve)

  ((SimpleURLClassLoader)cl).resolveClass(clazz);

  return clazz;

  }

  @Override

  protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {

  return super.findClass(name);

  }

  }

  复制代码

  四、ClassLoader卸载Class

  JVM中的Class只有满足以下三个条件,才能被GC回收,也就是该Class被卸载(unload):

  该类所有的实例都已经被GC。

  加载该类的ClassLoader实例已经被GC。

  该类的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用。

  GC的时机我们是不可控的,那么同样的我们对于Class的卸载也是不可控的。

  复制代码

  package testjvm.testclassloader;

  public class TestClassUnLoad {

  public static void main(String[] args) throws Exception {

  SimpleURLClassLoader loader = new SimpleURLClassLoader();

  // 用自定义的加载器加载A

  Class clazzA = loader.load("testjvm.testclassloader.A");

  Object a = clazzA.newInstance();

  // 清除相关引用

  a = null; //清除该类的实例

  clazzA = null; //清除该class对象的引用

  loader = null; //清楚该类的ClassLoader引用

  // 执行一次gc垃圾回收

  System.gc();

  System.out.println("GC over");

  }

  }

  复制代码