Java中的類加載器_動(dòng)力節(jié)點(diǎn)Java學(xué)院整理
從java的動(dòng)態(tài)性到類加載機(jī)制
Java是一種動(dòng)態(tài)語言。那么怎樣理解這個(gè)“動(dòng)態(tài)”呢?或者說一門語言具備了什么特性,才能稱之為動(dòng)態(tài)語言呢?對(duì)于java,我是這樣理解的。
JVM(java虛擬機(jī))執(zhí)行的不是本地機(jī)器碼指令,而是執(zhí)行一種稱之為字節(jié)碼的指令(存在于class文件中)。這就要求虛擬機(jī)在真正執(zhí)行字節(jié)碼之前,先把相關(guān)的class文件加載到內(nèi)存中。虛擬機(jī)不是一次性加載所有需要的class文件,因?yàn)樗趫?zhí)行的時(shí)候根本不會(huì)知道以后會(huì)用到哪些class文件。它是每用到一個(gè)類,就會(huì)在運(yùn)行時(shí)“動(dòng)態(tài)地”加載和這個(gè)類相關(guān)的class文件。這就是java被稱之為動(dòng)態(tài)性語言的根本原因。除了動(dòng)態(tài)加載類之外,還會(huì)動(dòng)態(tài)的初始化類,對(duì)類進(jìn)行動(dòng)態(tài)鏈接。動(dòng)態(tài)初始化和動(dòng)態(tài)鏈接放在其他文章中進(jìn)行介紹。本文中只關(guān)心類的加載。
在JVM中負(fù)責(zé)對(duì)類進(jìn)行加載的正是本文要介紹的類加載器(ClassLoader),所以,類加載器是JVM不可或缺的重要組件。
java中的類加載器及類加載器工作原理
java中(指的是javase)有三種類加載器。每個(gè)類加載器在創(chuàng)建的時(shí)候已經(jīng)指定他們對(duì)應(yīng)的目錄, 也就是說每個(gè)類加載器去哪里加載類是確定的,我認(rèn)為在ClassLoader類中應(yīng)該會(huì)有g(shù)etTargetPath()之類的方法, 得到他們對(duì)應(yīng)的路徑,找了找jdk的文檔,發(fā)現(xiàn)是沒有的。以下是這三種類加載器和他們對(duì)應(yīng)的路徑:
* AppClassLoader -- 加載classpath指定的路徑中的類
* ExtClassLoader -- 加載jre/lib/ext目錄下或者java.ext.dirs系統(tǒng)屬性定義的目錄下的類
* BootStrap -- 加載JRE/lib/rt.jar中的類
那么類加載器是如何工作的呢?可以參看jdk中ClassLoader類的源碼。這個(gè)類的實(shí)現(xiàn)使用了模板方法模式,首先是loadClass方法來加載類,loadClass方法又調(diào)用了findClass方法,該方法讀取并返回類文件的數(shù)據(jù),findClass方法返回后,loadClass方法繼續(xù)調(diào)用defineClass方法,將返回的數(shù)據(jù)加工成虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)可識(shí)別的類型信息。所以,我們?nèi)绻_發(fā)自己的類加載器,只需要繼承jdk中的ClassLoader類,并覆蓋findClass方法就可以了,剩下的而工作,父類會(huì)完成。其他java平臺(tái)有的根據(jù)自己的需求,實(shí)現(xiàn)了自己特定的類加載器,例如javaee平臺(tái)中的tomcat服務(wù)器,Android平臺(tái)中的dalvik虛擬機(jī)也定義了自己的類加載器。
虛擬機(jī)加載類有兩種方式,一種方式就是上面提到的ClassLoader.loadClass()方法,另一種是使用反射API,Class.forName()方法,其實(shí)Class.forName()方法內(nèi)部也是使用的ClassLoader。Class類中forName方法的實(shí)現(xiàn)如下:
public static Class<?> forName(String name, boolean initialize, ClassLoader loader) throws ClassNotFoundException { if (loader == null) { SecurityManager sm = System.getSecurityManager(); if (sm != null) { ClassLoader ccl = ClassLoader.getCallerClassLoader(); if (ccl != null) { sm.checkPermission( SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION); } } } return forName0(name, initialize, loader); } /** Called after security checks have been made. */ private static native Class forName0(String name, boolean initialize, ClassLoader loader) throws ClassNotFoundException;
類加載器的三個(gè)特性
類加載器有三個(gè)特性,分別為委派,可見性和單一性,其他文章上對(duì)這三個(gè)特性的介紹如下:
* 委托機(jī)制是指將加載一個(gè)類的請(qǐng)求交給父類加載器,如果這個(gè)父類加載器不能夠找到或者加載這個(gè)類,那么再加載它。
* 可見性的原理是子類的加載器可以看見所有的父類加載器加載的類,而父類加載器看不到子類加載器加載的類。
* 單一性原理是指僅加載一個(gè)類一次,這是由委托機(jī)制確保子類加載器不會(huì)再次加載父類加載器加載過的類。
其中,委派機(jī)制是基礎(chǔ),在其他資料中也把這種機(jī)制叫做類加載器的雙親委派模型,其實(shí)說的是同一個(gè)意思。可加性和單一性是依賴于委派機(jī)制的。
以下代碼測試類加載器的委派機(jī)制:
ClassLoader appClassLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader(); System.out.println(appClassLoader); //sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f ClassLoader extClassLoader = appClassLoader.getParent(); System.out.println(extClassLoader); //sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@addbf1 //AppClassLoader的父加載器是ExtClassLoader System.out.println(extClassLoader.getParent()); //null //ExtClassLoader的父加載器是null, 也就是BootStrap,這是由c語言實(shí)現(xiàn)的
由打印結(jié)果可知,加載我們自己編寫的類的加載器是AppClassLoader,AppClassLoader的父加載器是ExtClassLoader,在而ExtClassLoader的父加載器返回結(jié)果為null,這說明他的附加載器是BootStrap,這個(gè)加載器是和虛擬機(jī)緊密聯(lián)系在一起的,在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí),就會(huì)加載jdk中的類。它是由C實(shí)現(xiàn)的,沒有對(duì)應(yīng)的java對(duì)象,所以返回null。但是在邏輯上,BootStrap仍是ExtClassLoader的父加載器。也就是說每當(dāng)ExtClassLoader加載一個(gè)類時(shí),總會(huì)委托給BootStrap加載。
系統(tǒng)類加載器和線程上下文類加載器
在java中,還存在兩個(gè)概念,分別是系統(tǒng)類加載器和線程上下文類加載器。
其實(shí)系統(tǒng)類加載器就是AppClassLoader應(yīng)用程序類加載器,它兩個(gè)值得是同一個(gè)加載器,以下代碼可以驗(yàn)證:
ClassLoader appClassLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader(); System.out.println(appClassLoader); //sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f ClassLoader sysClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader(); System.out.println(sysClassLoader); //sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f //由上面的驗(yàn)證可知, 應(yīng)用程序類加載器和系統(tǒng)類加載器是相同的, 因?yàn)榈刂肥且粯拥?
這兩個(gè)類加載器對(duì)應(yīng)的輸出,不僅類名相同,連對(duì)象的哈希值都是一樣的,這充分說明系統(tǒng)類加載器和應(yīng)用程序類加載器不僅是同一個(gè)類,更是同一個(gè)類的同一個(gè)對(duì)象。
每個(gè)線程都會(huì)有一個(gè)上下文類加載器,由于在線程執(zhí)行時(shí)加載用到的類,默認(rèn)情況下是父線程的上下文類加載器, 也就是AppClassLoader。
new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { ClassLoader threadcontextClassLosder = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); System.out.println(threadcontextClassLosder); //sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f } }).start();
這個(gè)子線程在執(zhí)行時(shí)打印的信息為sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f,可以看到和主線程中的AppClassLoader是同一個(gè)對(duì)象(哈希值相同)。
也可以為線程設(shè)置特定的類加載器,這樣的話,線程在執(zhí)行時(shí)就會(huì)使用這個(gè)特定的類加載器來加載使用到的類。如下代碼:
Thread th = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { ClassLoader threadcontextClassLosder = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); System.out.println(threadcontextClassLosder); //jg.zhang.java.testclassloader.ClassLoaderTest$3@1b67f74 } }); th.setContextClassLoader(new ClassLoader() {}); th.start();
在線程運(yùn)行之前,為它設(shè)置了一個(gè)匿名內(nèi)部類的類加載器對(duì)象,線程運(yùn)行時(shí),輸出的信息為:jg.zhang.java.testclassloader.ClassLoaderTest$3@1b67f74,也就是我們?cè)O(shè)置的那個(gè)類加載器對(duì)象。
類加載器的可見性
下面驗(yàn)證類加載器的可見性,也就是 子類的加載器可以看見所有的父類加載器加載的類,而父類加載器看不到子類加載器加載的類。
以下代碼使用父加載器ExtClassLoader加載子加載器AppClassLoader路徑下的類,由輸出可知,是不可能實(shí)現(xiàn)的。
try { Class.forName("jg.zhang.java.testConcurrent.Person", true, ClassLoaderTest.class.getClassLoader().getParent()); System.out.println("1 -- 類被加載"); } catch (ClassNotFoundException e) { //e.printStackTrace(); System.out.println("1 -- 未找到類"); }
輸出為 :1 -- 未找到類 。說明拋出了ClassNotFoundException異常。原因是讓ExtClassLoader加載 jg.zhang.java.testConcurrent.Person這個(gè)類因?yàn)檫@個(gè)類不在jre/lib/ext目錄下或者java.ext.dirs系統(tǒng)屬性定義的目錄下,所以拋出ClassNotFoundException。所以父加載器不能加載應(yīng)該被子加載器加載的類。也就是說這個(gè)類在父加載器中不可見。這種機(jī)制依賴于委派機(jī)制。
下面代碼使用子加載器AppClassLoader 加載父加載器BootStrap中的類,這是可以實(shí)現(xiàn)的。
try { Class.forName("java.lang.String", true, ClassLoaderTest.class.getClassLoader()); System.out.println("2 -- 類被加載"); } catch (ClassNotFoundException e) { //e.printStackTrace(); System.out.println("2 -- 未找到類"); }
輸出為:2 -- 類被加載。說明成功加載了String類。是因?yàn)樵谥付ㄓ葾ppClassLoader加載String類時(shí),由AppClassLoader一直委派到BootStrap加載。雖然是由子加載器的父加載器加載的,但是也可以說,父加載器加載的類對(duì)于子加載器來說是可見的。這同樣依賴于委派機(jī)制。其實(shí)在虛擬機(jī)啟動(dòng)初期,java.lang.String已經(jīng)被BootStrap預(yù)加載了,這時(shí)再次加載,虛擬機(jī)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)加載,不會(huì)再重復(fù)加載。這同時(shí)也證明了類加載器的單一性。
測試代碼
到此為止,類加載器的知識(shí)就全部講完了。以下是整個(gè)測試代碼:
package jg.zhang.java.testclassloader; /** * 參考ImportNew上的一篇文章<<類加載器的工作原理>>, * 文章地址:http://www.importnew.com/6581.html * * Java類加載器基于三個(gè)機(jī)制:委托、可見性和單一性。 * 委托機(jī)制是指將加載一個(gè)類的請(qǐng)求交給父類加載器,如果這個(gè)父類加載器不能夠找到或者加載這個(gè)類,那么再加載它。 * 可見性的原理是子類的加載器可以看見所有的父類加載器加載的類,而父類加載器看不到子類加載器加載的類。 * 單一性原理是指僅加載一個(gè)類一次,這是由委托機(jī)制確保子類加載器不會(huì)再次加載父類加載器加載過的類。 * * 三種類加載器: 每個(gè)類加載器在創(chuàng)建的時(shí)候已經(jīng)指定他們對(duì)應(yīng)的目錄, 也就是說每個(gè)類加載器去哪里加載類是確定的 * 我認(rèn)為在ClassLoader類中應(yīng)該會(huì)有g(shù)etTargetPath()之類的方法, 得到他們對(duì)應(yīng)的路徑,找了找jdk的文檔,發(fā)現(xiàn)是沒有的. * AppClassLoader -- 加載classpath指定的路徑中的類 * ExtClassLoader -- 加載jre/lib/ext目錄下或者java.ext.dirs系統(tǒng)屬性定義的目錄下的類 * BootStrap -- 加載JRE/lib/rt.jar中的類 * * * * @author zhangjg * */ public class ClassLoaderTest { public static void main(String[] args) { test1(); test2(); test3(); } /** * 驗(yàn)證線程上下文類加載器 */ private static void test3() { /** * 1 每個(gè)線程都會(huì)有一個(gè)上下文類加載器,由于在線程執(zhí)行時(shí)加載用到的類,默認(rèn)情況下是父線程 * 的上下文類加載器, 也就是AppClassLoader */ new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { ClassLoader threadcontextClassLosder = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); System.out.println(threadcontextClassLosder); //sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f } }).start(); /** * 2 也可以給創(chuàng)建的線程設(shè)定特定的上下文類加載器 */ Thread th = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { ClassLoader threadcontextClassLosder = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); System.out.println(threadcontextClassLosder); //jg.zhang.java.testclassloader.ClassLoaderTest$3@1b67f74 } }); th.setContextClassLoader(new ClassLoader() {}); th.start(); } /** * 測試可見性,可見性依賴于委托機(jī)制 */ private static void test2() { /** * 1 讓ExtClassLoader加載 jg.zhang.java.testConcurrent.Person這個(gè)類 * 因?yàn)檫@個(gè)類不在jre/lib/ext目錄下或者java.ext.dirs系統(tǒng)屬性定義的目錄下 * 所以拋出ClassNotFoundException * * 所以父加載器不能加載應(yīng)該被子加載器加載的類,這個(gè)類在父加載器中不可見 * 這種機(jī)制依賴于委派機(jī)制 */ try { Class.forName("jg.zhang.java.testConcurrent.Person", true, ClassLoaderTest.class.getClassLoader().getParent()); System.out.println("1 -- 類被加載"); } catch (ClassNotFoundException e) { //e.printStackTrace(); System.out.println("1 -- 未找到類"); } /** * 2 讓AppClassLoader加載java.lang.String類 * 沒有拋出異常,說明類被正常加載了 * 雖然是由AppClassLoader一直委派到BootStrap而加載的 * 所以可以說,父加載器加載的類對(duì)于子加載器來說是可見的,這同樣依賴于委派機(jī)制 * * 其實(shí)在虛擬機(jī)啟動(dòng)初期,java.lang.String已經(jīng)被BootStrap預(yù)加載了 * 這時(shí)再次加載,虛擬機(jī)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)加載,不會(huì)再重復(fù)加載 */ try { Class.forName("java.lang.String", true, ClassLoaderTest.class.getClassLoader()); System.out.println("2 -- 類被加載"); } catch (ClassNotFoundException e) { //e.printStackTrace(); System.out.println("2 -- 未找到類"); } } /** * 驗(yàn)證三種類加載器的父子關(guān)系 */ private static void test1() { ClassLoader appClassLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader(); System.out.println(appClassLoader); //sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f ClassLoader sysClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader(); System.out.println(sysClassLoader); //sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f //由上面的驗(yàn)證可知, 應(yīng)用程序類加載器和系統(tǒng)類加載器是相同的, 因?yàn)榈刂肥且粯拥? ClassLoader extClassLoader = appClassLoader.getParent(); System.out.println(extClassLoader); //sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@addbf1 //AppClassLoader的父加載器是ExtClassLoader System.out.println(extClassLoader.getParent()); //null //ExtClassLoader的父加載器是null, 也就是BootStrap,這是由c語言實(shí)現(xiàn)的 } }
以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
相關(guān)文章
基于java構(gòu)造方法Vector創(chuàng)建對(duì)象源碼分析
這篇文章主要介紹了java構(gòu)造函數(shù)中對(duì)Vector源碼及原理的分析,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望可以有所幫助,祝大家早日升職加薪2021-09-09java中Calendar與Date類型互相轉(zhuǎn)換的方法
這篇文章主要介紹了java中Calendar與Date類型互相轉(zhuǎn)換的方法,Calendar與Date類型是我們?nèi)粘i_發(fā)中常用的兩種數(shù)據(jù)類型,它們用于不同的場景,兩者具有不同的方法,接下來通過實(shí)例給大家詳解,需要的朋友可以參考下2022-09-09SpringBoot集成Jpa對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序、分頁、條件查詢和過濾操作
這篇文章主要介紹了SpringBoot集成Jpa對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序、分頁、條件查詢和過濾操作,主要使用Jpa連接數(shù)據(jù)庫對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序、分頁、條件查詢和過濾操作,需要的朋友可以參考下2023-05-05POI通用導(dǎo)出Excel(.xls,.xlsx)的方法
這篇文章主要介紹了POI通用導(dǎo)出Excel(.xls,.xlsx)的方法,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧2019-05-05Java 8 開發(fā)的 Mybatis 注解代碼生成工具
MybatisAnnotationTools 是基于 Java8 開發(fā)的一款可以用于自動(dòng)化生成 MyBatis 注解類的工具,支持配置數(shù)據(jù)源、類路徑,表名去前綴、指定類名前后綴等功能.這篇文章主要介紹了Java 8 開發(fā)的 Mybatis 注解代碼生成工具 ,需要的朋友可以參考下2019-07-07基于SpringBoot和Vue3的博客平臺(tái)的用戶注冊(cè)與登錄功能實(shí)現(xiàn)
本教程將指導(dǎo)您如何使用Spring?Boot和Vue3實(shí)現(xiàn)用戶注冊(cè)與登錄功能。我們將使用Spring?Boot作為后端框架,Vue3作為前端框架,同時(shí)使用MySQL作為數(shù)據(jù)庫,感興趣的朋友可以參考一下2023-04-04