【笔记】JVM之类加载器分类

2020-07-05 | 阅读：次 |本站总访问量次 | 本站访客数人

类加载器分类

JVM支持两种类型的类加载器

1. 引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）非Java语言编写的
2. 自定义类加载器（User-Defined ClassLoader) Java语言编写的

从概念上来讲，自定义类加载器一般指的是程序中由开发人员自定义的一类类加载器，但是Java虚拟机规范却没有这么定义，而是将所有派生于抽象类ClassLoader的类加载器都划分为自定义类加载器。

无论类加载器的类型如何划分，在程序中我们最常见的类加载器始终只有三个，如下所示：

引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）
扩展类加载器（Extension ClassLoader）

系统类加载器（System ClassLoader）

2,3属于自定义类加载器extends ClassLoader

查看方式：

源码：Launcher.class
static class ExtClassLoader extends URLClassLoader {
   
static class AppClassLoader extends URLClassLoader {

快捷键：Ctrl+Alt+U 查看Java class Diagrams

或者直接类名右键 diagrams->show diagram->Java class Diagrams

//Bootstrap ClassLoader 获取不到，null
public class ClassLoaderTest {
    public static void main(String[] args) {
   
        //获取系统类加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
   
        //获取其上层：扩展类加载器
        ClassLoader extClassLoader = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(extClassLoader);//sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1540e19d
   
        //获取其上层：获取不到引导类加载器
        ClassLoader bootstrapClassLoader = extClassLoader.getParent();
        System.out.println(bootstrapClassLoader);//null
   
        //对于用户自定义类来说：默认使用系统类加载器进行加载
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
   
        //String类使用引导类加载器进行加载的。---> Java的核心类库都是使用引导类加载器进行加载的。
        ClassLoader classLoader1 = String.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);//null
   
    }
}

虚拟机自带的加载器

启动类加载器

引导类加载器，Bootstrap ClassLoader

这个类加载使用C/C++语言实现的，嵌套在JVM内部
它用来加载Java的核心类（JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、resources.jar或sun.boot.class.path路径下的内容），用于提供JVM自身需要的类
并不继承自java.lang.ClassLoader,没有父加载器
加载扩展类和应用程序类加载器，并指定为他们的父类加载器
出于安全考虑，Bootstrap启动类加载器只加载包名java、javax、sun等开头的类

扩展类加载器

Extension ClassLoader

Java语言编写，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现
派生于ClassLoader类
父类加载器为启动类加载器
从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或从JDK的安装目录的jre/lib/ext子目录（扩展类）下加载类库。如果用户创建的JAR放在此目录下，也会自动由扩展类加载器加载。

应用程序类加载器

系统类加载器，AppClassLoader

java语言编写，由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现
派生于ClassLoader类
父类加载器为扩展类加载器
- 注意：
  
  类加载器之间的关系不是靠继承实现的，而是靠组合关系实现的
  
  父类加载器不等于父类
它负责加载环境变量classpath或系统属性java.class.path指定路径下的类库
该类加载是程序中默认的类加载器，一般来说，Java应用的类都是由它来完成加载
通过ClassLoader#getSystemClassLoader()方法可以获取到该类加载器

代码示例

public class ClassLoaderTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("**********启动类加载器**************");
        //获取BootstrapClassLoader能够加载的api的路径
        URL[] urLs = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
        for (URL element : urLs) {
            System.out.println(element.toExternalForm());
        }
        //从上面的路径中随意选择一个类,来看看他的类加载器是什么:引导类加载器
        ClassLoader classLoader = Debug.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);//null

        System.out.println("***********扩展类加载器*************");
        String extDirs = System.getProperty("java.ext.dirs");
        for (String path : extDirs.split(";")) {
            System.out.println(path);
        }

        //从上面的路径中随意选择一个类,来看看他的类加载器是什么:扩展类加载器
        ClassLoader classLoader1 = CurveDB.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);//sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1540e19d

    }
}

输出：

**********启动类加载器**************
file:/D:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_251/jre/lib/resources.jar
file:/D:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_251/jre/lib/rt.jar
file:/D:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_251/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/D:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_251/jre/lib/jsse.jar
file:/D:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_251/jre/lib/jce.jar
file:/D:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_251/jre/lib/charsets.jar
file:/D:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_251/jre/lib/jfr.jar
file:/D:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_251/jre/classes
null
***********扩展类加载器*************
D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_251\jre\lib\ext
C:\WINDOWS\Sun\Java\lib\ext
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1b6d3586

用户自定义类加载器

在Java的日常应用程序开发中，类的加载几乎是由上述3类加载器相互配合执行的，在必要时，我们还可自定义类加载器，来定制类的加载方式。

为什么要自定义类加载器？

隔离加载类
修改类加载的方式
扩展加载源
防止源码泄漏（例如：加密解密字节码文件）

用户自定义类加载器实现步骤

开发人员可以通过继承抽象类java.lang.ClassLoader类的方式，实现自己的类加载器，以满足一些特殊的需求
在JDK1.2之前，在自定义类加载器时，总会去继承ClassLoader类并重写loaderClass()方法，从而实现自定义的类加载类，但是在JDK1.2之后已不再建议用户去覆盖loadClass()方式，而是建议把自定义的类加载逻辑写在findClass()方法中
在编写自定义类加载器时，如果没有太过于复杂的需求，可以直接继承URLClassLoader类，这样就可以避免自己去编写findClass()方法及其获取字节码流的方式，使自定义类加载器编写更加简洁。

public class CustomClassLoader extends ClassLoader {
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {

        try {
            byte[] result = getClassFromCustomPath(name);
            if(result == null){
                throw new FileNotFoundException();
            }else{
                return defineClass(name,result,0,result.length);
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        throw new ClassNotFoundException(name);
    }

    private byte[] getClassFromCustomPath(String name){
        //从自定义路径中加载指定类:细节略
        //如果指定路径的字节码文件进行了加密，则需要在此方法中进行解密操作。
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) {
        CustomClassLoader customClassLoader = new CustomClassLoader();
        try {
            Class<?> clazz = Class.forName("One",true,customClassLoader);
            Object obj = clazz.newInstance();
            System.out.println(obj.getClass().getClassLoader());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

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