要深入了解ClassLoader,首先就要知道ClassLoader是用來干什么的,顧名思義,它就是用來加載Class文件到JVM,以供程序使用的。我們知道,java程序可以動(dòng)態(tài)加載類定義,而這個(gè)動(dòng)態(tài)加載的機(jī)制就是通過ClassLoader來實(shí)現(xiàn)的,所以可想而知ClassLoader的重要性如何。
看到這里,可能有的朋友會(huì)想到一個(gè)問題,那就是既然ClassLoader是用來加載類到JVM中的,那么ClassLoader又是如何被加載呢?難道它不是java的類?
沒有錯(cuò),在這里確實(shí)有一個(gè)ClassLoader不是用java語言所編寫的,而是JVM實(shí)現(xiàn)的一部分,這個(gè)ClassLoader就是bootstrap classloader(啟動(dòng)類加載器),這個(gè)ClassLoader在JVM運(yùn)行的時(shí)候加載java核心的API以滿足java程序最基本的需求,其中就包括用戶定義的ClassLoader,這里所謂的用戶定義是指通過java程序?qū)崿F(xiàn)的ClassLoader,一個(gè)是ExtClassLoader,這個(gè)ClassLoader是用來加載java的擴(kuò)展API的,也就是/lib/ext中的類,一個(gè)是AppClassLoader,這個(gè)ClassLoader是用來加載用戶機(jī)器上CLASSPATH設(shè)置目錄中的Class的,通常在沒有指定ClassLoader的情況下,程序員自定義的類就由該ClassLoader進(jìn)行加載。
當(dāng)運(yùn)行一個(gè)程序的時(shí)候,JVM啟動(dòng),運(yùn)行bootstrap classloader,該ClassLoader加載java核心API(ExtClassLoader和AppClassLoader也在此時(shí)被加載),然后調(diào)用ExtClassLoader加載擴(kuò)展API,最后AppClassLoader加載CLASSPATH目錄下定義的Class,這就是一個(gè)程序最基本的加載流程。
上面大概講解了一下ClassLoader的作用以及一個(gè)最基本的加載流程,接下來將講解一下ClassLoader加載的方式,這里就不得不講一下ClassLoader在這里使用了雙親委托模式進(jìn)行類加載。
每一個(gè)自定義ClassLoader都必須繼承ClassLoader這個(gè)抽象類,而每個(gè)ClassLoader都會(huì)有一個(gè)parent ClassLoader,我們可以看一下ClassLoader這個(gè)抽象類中有一個(gè)getParent()方法,這個(gè)方法用來返回當(dāng)前ClassLoader的parent,注意,這個(gè)parent不是指的被繼承的類,而是在實(shí)例化該ClassLoader時(shí)指定的一個(gè)ClassLoader,如果這個(gè)parent為null,那么就默認(rèn)該ClassLoader的parent是bootstrap classloader,這個(gè)parent有什么用呢?
我們可以考慮這樣一種情況,假設(shè)我們自定義了一個(gè)ClientDefClassLoader,我們使用這個(gè)自定義的ClassLoader加載java.lang.String,那么這里String是否會(huì)被這個(gè)ClassLoader加載呢?事實(shí)上java.lang.String這個(gè)類并不是被這個(gè)ClientDefClassLoader加載,而是由bootstrap classloader進(jìn)行加載,為什么會(huì)這樣?實(shí)際上這就是雙親委托模式的原因,因?yàn)樵谌魏我粋€(gè)自定義ClassLoader加載一個(gè)類之前,它都會(huì)先委托它的父親ClassLoader進(jìn)行加載,只有當(dāng)父親ClassLoader無法加載成功后,才會(huì)由自己加載,在上面這個(gè)例子里,因?yàn)閖ava.lang.String是屬于java核心API的一個(gè)類,所以當(dāng)使用ClientDefClassLoader加載它的時(shí)候,該ClassLoader會(huì)先委托它的父親ClassLoader進(jìn)行加載,上面講過,當(dāng)ClassLoader的parent為null時(shí),ClassLoader的parent就是bootstrap classloader,所以在ClassLoader的最頂層就是bootstrap classloader,因此最終委托到bootstrap classloader的時(shí)候,bootstrap classloader就會(huì)返回String的Class。
我們來看一下ClassLoader中的一段源代碼:
























為什么要使用這種雙親委托模式呢?
第一個(gè)原因就是因?yàn)檫@樣可以避免重復(fù)加載,當(dāng)父親已經(jīng)加載了該類的時(shí)候,就沒有必要子ClassLoader再加載一次。
第二個(gè)原因就是考慮到安全因素,我們?cè)囅胍幌拢绻皇褂眠@種委托模式,那我們就可以隨時(shí)使用自定義的String來動(dòng)態(tài)替代java核心api中定義類型,這樣會(huì)存在非常大的安全隱患,而雙親委托的方式,就可以避免這種情況,因?yàn)镾tring已經(jīng)在啟動(dòng)時(shí)被加載,所以用戶自定義類是無法加載一個(gè)自定義的ClassLoader。
上面對(duì)ClassLoader的加載機(jī)制進(jìn)行了大概的介紹,接下來不得不在此講解一下另外一個(gè)和ClassLoader相關(guān)的類,那就是Class類,每個(gè)被ClassLoader加載的class文件,最終都會(huì)以Class類的實(shí)例被程序員引用,我們可以把Class類當(dāng)作是普通類的一個(gè)模板,JVM根據(jù)這個(gè)模板生成對(duì)應(yīng)的實(shí)例,最終被程序員所使用。
我們看到在Class類中有個(gè)靜態(tài)方法forName,這個(gè)方法和ClassLoader中的loadClass方法的目的一樣,都是用來加載class的,但是兩者在作用上卻有所區(qū)別。
Class<?> loadClass(String name)
Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
我們看到上面兩個(gè)方法聲明,第二個(gè)方法的第二個(gè)參數(shù)是用于設(shè)置加載類的時(shí)候是否連接該類,true就連接,否則就不連接。
說到連接,不得不在此做一下解釋,在JVM加載類的時(shí)候,需要經(jīng)過三個(gè)步驟,裝載、連接、初始化。裝載就是找到相應(yīng)的class文件,讀入JVM,初始化就不用說了,最主要就說說連接。
連接分三步,第一步是驗(yàn)證class是否符合規(guī)格,第二步是準(zhǔn)備,就是為類變量分配內(nèi)存同時(shí)設(shè)置默認(rèn)初始值,第三步就是解釋,而這步就是可選的,根據(jù)上面loadClass方法的第二個(gè)參數(shù)來判定是否需要解釋,所謂的解釋根據(jù)《深入JVM》這本書的定義就是根據(jù)類中的符號(hào)引用查找相應(yīng)的實(shí)體,再把符號(hào)引用替換成一個(gè)直接引用的過程。有點(diǎn)深?yuàn)W吧,呵呵,在此就不多做解釋了,想具體了解就翻翻《深入JVM吧》,呵呵,再這樣一步步解釋下去,那就不知道什么時(shí)候才能解釋得完了。
我們?cè)賮砜纯茨莻€(gè)兩個(gè)參數(shù)的loadClass方法,在JAVA API 文檔中,該方法的定義是protected,那也就是說該方法是被保護(hù)的,而用戶真正應(yīng)該使用的方法是一個(gè)參數(shù)的那個(gè),一個(gè)參數(shù)的loadclass方法實(shí)際上就是調(diào)用了兩個(gè)參數(shù)的方法,而第二個(gè)參數(shù)默認(rèn)為false,因此在這里可以看出通過loadClass加載類實(shí)際上就是加載的時(shí)候并不對(duì)該類進(jìn)行解釋,因此也不會(huì)初始化該類。而Class類的forName方法則是相反,使用forName加載的時(shí)候就會(huì)將Class進(jìn)行解釋和初始化,forName也有另外一個(gè)版本的方法,可以設(shè)置是否初始化以及設(shè)置ClassLoader,在此就不多講了。
不知道上面對(duì)這兩種加載方式的解釋是否足夠清楚,就在此舉個(gè)例子吧,例如JDBC DRIVER的加載,我們?cè)诩虞dJDBC驅(qū)動(dòng)的時(shí)候都是使用的forName而非是ClassLoader的loadClass方法呢?我們知道,JDBC驅(qū)動(dòng)是通過DriverManager,必須在DriverManager中注冊(cè),如果驅(qū)動(dòng)類沒有被初始化,則不能注冊(cè)到DriverManager中,因此必須使用forName而不能用loadClass。
通過ClassLoader我們可以自定義類加載器,定制自己所需要的加載方式,例如從網(wǎng)絡(luò)加載,從其他格式的文件加載等等都可以,其實(shí)ClassLoader還有很多地方?jīng)]有講到,例如ClassLoader內(nèi)部的一些實(shí)現(xiàn)等等,本來希望能夠講得簡(jiǎn)單易懂一點(diǎn),可是結(jié)果自己看回頭好像感覺并不怎么樣,郁悶,看來自己的文筆還是差太多了,希望能夠給一些有需要的朋友一點(diǎn)幫助吧。
還有一篇不錯(cuò)的:http://m.tkk7.com/lhulcn618/archive/2006/05/25/48230.html