网站建设与网页设计百度文库,微信小程序登录流程,空包网站分站怎么做,志愿者协会网站建设一、类与类加载器 类加载器虽然只用于实现类的加载动作#xff0c;但它在Java程序中起到的作用却远超类加载阶段。对于 任意一个类#xff0c;都必须由加载它的类加载器和这个类本身一起共同确立其在Java虚拟机中的唯一性#xff0c;每一个类加载器#xff0c;都拥有一个独… 一、类与类加载器 类加载器虽然只用于实现类的加载动作但它在Java程序中起到的作用却远超类加载阶段。对于 任意一个类都必须由加载它的类加载器和这个类本身一起共同确立其在Java虚拟机中的唯一性每一个类加载器都拥有一个独立的类名称空间。这句话可以表达得更通俗一些比较两个类是否“相等”只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义否则即使这两个类来源于同一个Class文件被同一个Java虚拟机加载只要加载它们的类加载器不同那这两个类就必定不相等。这里所指的“相等”包括代表类的Class对象的equals()方法、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法的返回结果也包括了使用instanceof关键字做对象所属关系判定等各种情况。如果没有注意到类加载器的影响在某些情况下可能会产生具有迷惑性的结果。 public class ClassLoaderTest {public static void main(String[] args) throws Exception {ClassLoader myLoader new ClassLoader() {Overridepublic Class? loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {try {String fileName name.substring(name.lastIndexOf(.) 1).class;InputStream is getClass().getResourceAsStream(fileName);if (is null) {return super.loadClass(name);}byte[] b new byte[is.available()];is.read(b);return defineClass(name, b, 0, b.length);} catch (IOException e) {throw new ClassNotFoundException(name);}}};Object obj myLoader.loadClass(org.fenixsoft.classloading.ClassLoaderTest).newInstance();System.out.println(obj.getClass());System.out.println(obj instanceof org.fenixsoft.classloading.ClassLoaderTest);} } 运行结果 class org.fenixsoft.classloading.ClassLoaderTest false 上述代码构造了一个简单的类加载器它可以加载与自己在同一路径下的Class文件我们使用这个类加载器去加载了一个名为“org.fenixsoft.classloading.ClassLoaderTest”的类并实例化了这个类的对象。两行输出结果中从第一行可以看到这个对象确实是类org.fenixsoft.classloading.ClassLoaderTest实例化出来的但在第二行的输出中却发现这个对象与类org.fenixsoft.classloading.ClassLoaderTest做所属类型检查的时候返回了false。这是因为Java虚拟机中同时存在了两个ClassLoaderTest类一个是由虚拟机的应用程序类加载器所加载的另外一个是由我们自定义的类加载器加载的虽然它们都来自同一个Class文件但在Java虚拟机中仍然是两个互相独立的类做对象所属类型检查时的结果自然为false。 站在Java虚拟机的角度来看只存在两种不同的类加载器一种是启动类加载器Bootstrap ClassLoader这个类加载器使用C语言实现是虚拟机自身的一部分另外一种就是其他所有的类加载器这些类加载器都由Java语言实现独立存在于虚拟机外部并且全都继承自抽象类java.lang.ClassLoader。 站在Java开发人员的角度来看类加载器就应当划分得更细致一些。自JDK 1.2以来Java一直保 持着三层类加载器、双亲委派的类加载架构尽管这套架构在Java模块化系统出现后有了一些调整变动但依然未改变其主体结构。 启动类加载器Bootstrap Class Loader这个类加载器负责加载存放JAVA_HOME\lib目录或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中存放的而且是Java虚拟机能够识别的按照文件名识别如rt.jar、tools.jar名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载类库加载到虚拟机的内存中。启动类加载器无法被Java程序直接引用用户在编写自定义类加载器时如果需要把加载请求委派给引导类加载器去处理那直接使用null代替即可。 public ClassLoader getClassLoader() {ClassLoader cl getClassLoader();if (cl null)return null;SecurityManager sm System.getSecurityManager();if (sm ! null) {ClassLoader ccl ClassLoader.getCallerClassLoader();if (ccl ! null ccl ! cl !cl.isAncestor(ccl)) {sm.checkPermission(SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);}}return cl; } 上述代码就是java.lang.ClassLoader.getClassLoader()方法的代码片段其中的注释和代码实现都明确地说明了以null值来代表引导类加载器的约定规则。  扩展类加载器Extension Class Loader这个类加载器是在类sun.misc.Launcher $ExtClass Loader中以Java代码的形式实现的。它负责加载JAVA_HOME\lib\ext目录中或java.ext.dirs系统变量所指定的路径中所有的类库。根据“扩展类加载器”这个名称就可以推断出这是一种Java系统类库的扩展机制JDK的开发团队允许用户将具有通用性的类库放置在ext目录里以扩展Java SE的功能在JDK9之后这种扩展机制被模块化带来的天然的扩展能力所取代。由于扩展类加载器是由Java代码实现的开发者可以直接在程序中使用扩展类加载器来加载Class文件 应用程序类加载器Application Class Loader这个类加载器由sun.misc.Launcher$  AppClassLoader来实现。由于应用程序类加载器是ClassLoader类中的getSystemClassLoader()方法的返回值所以有些场合中也称它为“系统类加载器”。它负责加载用户类路径(ClassPath上所有的类库开发者同样可以直接在代码中使用这个类加载器。如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。 JDK 9之前的Java应用都是由这三种类加载器互相配合来完成加载的如果用户认为有必要还可 以加入自定义的类加载器User ClassLoader来进行拓展 二、双亲委派模型 图中展示的各种类加载器之间的层次关系被称为类加载器的“双亲委派模型Parents Delegation Model”。双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器外其余的类加载器都应有自己的父类加载 器。不过这里类加载器之间的父子关系一般不是以继承Inheritance的关系来实现的而是通常使用组合Composition关系来复用父加载器的代码。类加载器的双亲委派模型在JDK 1.2时期被引入并被广泛应用于此后几乎所有的Java程序中但它并不是一个具有强制性约束力的模型而是Java设计者们推荐给开发者的一种类加载器实现的最佳实践。 双亲委派模型的工作过程是如果一个类加载器收到了类加载的请求它首先不会自己去尝试加载这个类而是把这个请求委派给父类加载器去完成每一个层次的类加载器都是如此因此所有的加载请求最终都应该传送到最顶层的启动类加载器中只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求它的搜索范围中没有找到所需的类时子加载器才会尝试自己去完成加载。 好处就是Java中的类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。例如类java.lang.Object它存放在rt.jar之中无论哪一个类加载器要加载这个类最终都是委派给处于模型最顶端的启动类加载器进行加载因此Object类在程序的各种类加载器环境中都能够保证是同一个类。反之如果没有使用双亲委派模型都由各个类加载器自行去加载的话如果用户自己也编写了一个名为java.lang.Object的类并放在程序的ClassPath中那系统中就会出现多个不同的Object类Java类型体系中最基础的行为也就无从保证应用程序将会变得一片混乱。双亲委派模型对于保证Java程序的稳定运作极为重要但它的实现却异常简单用以实现双亲委派的代码只有短短十余行全部集中在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法之中 protected synchronized Class? loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {// 首先检查请求的类是否已经被加载过了Class c findLoadedClass(name);if (c null) {try {if (parent ! null) {c parent.loadClass(name, false);} else {c findBootstrapClassOrNull(name);}} catch (ClassNotFoundException e) {// 如果父类加载器抛出ClassNotFoundException// 说明父类加载器无法完成加载请求}if (c null) {// 在父类加载器无法加载时// 再调用本身的findClass方法来进行类加载c findClass(name);}}if (resolve) {resolveClass(c);}return c; } 先检查请求加载的类型是否已经被加载过若没有则调用父加载器的loadClass()方法若父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器。假如父类加载器加载失败抛出ClassNotFoundException异常的话才调用自己的findClass()方法尝试进行加载。 三、破坏双亲委派模型   双亲委派模型并不是一个具有强制性约束的模型而是Java设计者推荐给开发者们的类加载器实现方式。在Java的世界中大部分的类加载器都遵循这个模型但也有例外的情况直到Java模块化出现为止双亲委派模型主要出现过3次较大规模“被破坏”的情况。  双亲委派模型的第一次“被破坏”其实发生在双亲委派模型出现之前——即JDK 1.2面世以前由于双亲委派模型在JDK 1.2之后才被引入但是类加载器的概念和抽象类java.lang.ClassLoader则在Java的第一个版本中就已经存在面对已经存在的用户自定义类加载器的代码Java设计者们引入双亲委派模型时不得不做出一些妥协为了兼容这些已有代码无法再以技术手段避免loadClass()被子类覆盖的可能性只能在JDK 1.2之后的java.lang.ClassLoader中添加一个新的 protected方法findClass()并引导用户编写的类加载逻辑时尽可能去重写这个方法而不是在 loadClass()中编写代码。上节我们已经分析过loadClass()方法双亲委派的具体逻辑就实现在这里面按照loadClass()方法的逻辑如果父类加载失败会自动调用自己的findClass()方法来完成加载这样既不影响用户按照自己的意愿去加载类又可以保证新写出来的类加载器是符合双亲委派规则的。 双亲委派模型的第二次“被破坏”是由这个模型自身的缺陷导致的一个典型的例子便是JNDI服务JNDI现在已经是Java的标准服务它的代码由启动类加载器来完成加载肯定属于Java中很基础的类型了。但JNDI存在的目的就是对资源进行查找和集中管理它需要调用由其他厂商实现并部署在应用程序的ClassPath下的JNDI服务提供者接口Service Provider InterfaceSPI的代码现在问题来了启动类加载器是绝不可能认识、加载这些代码的那该怎么办为了解决这个困境Java的设计团队只好引入了一个不太优雅的设计线程上下文类加载器Thread Context ClassLoader。这个类加载器可以通过java.lang.Thread类的setContextClassLoader()方法进行设置如果创建线程时还未设置它将会从父线程中继承一个如果在应用程序的全局范围内都没有设置过的话那这个类加载器默认就是应用程序类加载器。有了线程上下文类加载器程序就可以做一些“舞弊”的事情了。JNDI服务使用这个线程上下文类加载器去加载所需的SPI服务代码这是一种父类加载器去请求子类加载器完成类加载的行为这种行为实际上是打通了双亲委派模型的层次结构来逆向使用类加载器已经违背了双亲委派模型的一般性原则但也是无可奈何的事情。Java中涉及SPI的加载基本上都采用这种方式来完成例如JNDI、JDBC、JCE、JAXB和JBI等。不过当SPI的服务提供者多于一个的时候代码就只能根据具体提供者的类型来硬编码判断为了消除这种极不优雅的实现方式在JDK 6时JDK提供了java.util.ServiceLoader类以META-INF/services中的配置信息辅以责任链模式这才算是给SPI的加载提供了一种相对合理的解决方案。 双亲委派模型的第三次“被破坏”是由于用户对程序动态性的追求而导致的这里所说的“动态 性”指的是一些非常“热”门的名词代码热替换Hot Swap、模块热部署Hot Deployment等。说白了就是希望Java应用程序能像我们的电脑外设那样接上鼠标、U盘不用重启机器就能立即使用鼠标有问题或要升级就换个鼠标不用关机也不用重启。对于个人电脑来说重启一次其实没有什么大不了的但对于一些生产系统来说关机重启一次可能就要被列为生产事故这种情况下热部署就对软件开发者尤其是大型系统或企业级软件开发者具有很大的吸引力。OSGi实现模块化热部署的关键是它自定义的类加载器机制的实现每一个程序模块OSGi中称为 Bundle都有一个自己的类加载器当需要更换一个Bundle时就把Bundle连同类加载器一起换掉以实现代码的热替换。在OSGi环境下类加载器不再双亲委派模型推荐的树状结构而是进一步发展为更加复杂的网状结构当收到类加载请求时OSGi将按照下面的顺序进行类搜索 1将以java.*开头的类委派给父类加载器加载。2否则将委派列表名单内的类委派给父类加载器加载。3否则将Import列表中的类委派给Export这个类的Bundle的类加载器加载。4否则查找当前Bundle的ClassPath使用自己的类加载器加载。5否则查找类是否在自己的Fragment Bundle中如果在则委派给Fragment Bundle的类加载器加载。6否则查找Dynamic Import列表的Bundle委派给对应Bundle的类加载器加载。7否则类查找失败。 上面的查找顺序中只有开头两点仍然符合双亲委派模型的原则其余的类查找都是在平级的类加 载器中进行的关于OSGi的其他内容就不再展开了。 本节中虽然使用了“被破坏”这个词来形容上述不符合双亲委派模型原则的行为但这里“被破坏”并不一定是带有贬义的。只要有明确的目的和充分的理由突破旧有原则无疑是一种创新。正如 OSGi中的类加载器的设计不符合传统的双亲委派的类加载器架构且业界对其为了实现热部署而带来的额外的高复杂度还存在不少争议但对这方面有了解的技术人员基本还是能达成一个共识认为OSGi中对类加载器的运用是值得学习的完全弄懂了OSGi的实现就算是掌握了类加载器的精粹。