学习概述：本模块深入讲解了Java类加载方面的知识，Java类加载器和类加载机制以及类加载原理
学习目标：掌握类加载机制和原理，能够独立开发自己的类加载器。
1.类的加载
什么是类加载? 类加载是指将类的class文件读入内存，并为之创建一个Java.lang.Class对象，也就是说当程序中使用任何类时，系统都会为之建立一个java.lang.Class对象。
类加载器负责加载所有类，系统为所有被载入内存中的类生成一个java.lang.Class实例。一旦一个类被载入JVM中，同一个类不会再被再次载入。
思考问题：怎么样才算同一个类？
当JVM启动时，会形成三个类加载器组成的原始类加载器层次结构：
【BootStrap ClassLoader】根类加载器 这是一个特殊的加载器，他并不是有Java编写，而是JVM自身实现的
【Extension Classloader】扩展类加载器
【System Classloader】系统类加载器
类加载器的父子关系：
实验获得类加载器以及了解类加载器的层次结构：
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public class ClassloaderDemo{ public static void main(String[] args){ System.out.printlb(ClassLoaderDemo.class.getClassLoader().getName()); System.out.println(System.class.getClassloader()); ClassLoader classloader = ClassLoaderDemo.class.getClassLoader()); while(loader!=null){ System.out.println(loader.getClass().getName()); loader=loader.getParent(); } } |
注意：程序会抛出异常，因为JVM根类加载器不是Java类。
2.类的加载机制，如图所示：
根类加载器——》扩展类加载器——》系统类加载器——》用户类加载器
<1>全盘负责：所谓全盘负责，就是说当一个类加载器负责加载某个Class的时候，该Class所依赖的和引用的其他Class也将由该类加载器负责载入，除非显式使用另外一个类加载器来实现载入。
<2>父类委托：意思是先让父类加载器试图加载该Class，只有父类加载器无法加载该类是才尝试从自己的路径中加载该类。
<3>缓存机制：缓存机制将会保证所有被加载过的Class都会被缓存，当程序中需要使用某个Class时，类加载器先从缓存中搜索该Class，只有当缓存中不存在该Class对象 时，系统才重新读取该类对应的二进制数据。这就是为什么我们修改Class后，JVM必须重新启动，修改才生效的原因。
类加载器的父子关系：用户类加载器—>系统类加载器—>扩展类加载器—>根类加载器
类加载机制：
<1>当JVM需要加载一个类是，到底指派哪个类加载器去加载呢？
首先当前线程的类加载器去加载线程中的第一个类，如果A类中引用了B类，JVM将使用加载A类的加载器来加载B类，最后还可以调用ClassLoader。loadeClass方法指定某个类加载器去加载某个类。
<2>每个类加载器在加载类时，先委托给其上级加载器。
注意两点：
当所有的祖宗类加载器都没有加载到类，回到发起类加载器，还加载不了，那么程序将抛出ClassNotFoundExcetpion，而不是去找发起类加载器的儿子，因为没有getChild ()方法，即使有，那么选择哪一个儿子加载器呢？
面试题：能不能自己写一个类叫Java.lang.System?
答案：可以写，但是因为JVM委托机制的存在，会先找到JVM根类加载器，我自己写也可以，那么我要抛开委托加载机制，我自己指定一个ClassLoader。
3.自定义类加载器
JVM中除了根类加载器之外的所有类加载器都是classloader的子类实例，我们完全可以通过扩展ClassLoader的子类，并重写ClassLoader所包含的的方法来实现自定义类 加载器，ClassLoader有两个关键的方法：loadClass(),findClass()。
不过我们一般推荐重写findClass()方法，而不是loadClass()方法，因为重写findClass()可以避免覆盖默认类加载器的父类委托，缓存机制两种策略。
下面是我自己编写的一个类加载器：
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package snippet; import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileNotFoundException; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; /** * * @author Administrator *自定义类加载器 */ public class MyClassLoader extends ClassLoader { // 获取java源文件的二进制码 public byte[] getBytes(String filename){ File file = new File(filename); InputStream ips=null; byte[] b = new byte[(int) file.length()]; try { ips = new FileInputStream(file); int raw =ips.read(b); if(raw!=file.length()){ throw new IOException("无法完整读取文件"); } } catch (FileNotFoundException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } finally{ if(ips!=null){ try { ips.close(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } return b; } public boolean compile(String javaFile){ System.out.println("正在编译"); Process p=null; try { //调用系统javac命令 p=Runtime.getRuntime().exec("javac" + javaFile); try { p.waitFor(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } int ret = p.exitValue(); return ret==0; } @Override protected Class<?> findClass(String name) { Class<?> clazz=null; String fileStub = name.replace(".", "/"); String javaFileName = fileStub + ".java"; String classFileName = fileStub + ".class"; File javaFile = new File(javaFileName); File classFile = new File(classFileName); //如果java源文件存在并且class文件不存在，或者java源文件比class文件修改的时间晚 if(javaFile.exists()&&(!classFile.exists()||javaFile.lastModified()>classFile.lastModified())){ if(!compile(javaFileName)||!classFile.exists()){ try { throw new ClassNotFoundException("未发现class文件"); } catch (ClassNotFoundException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } //如果class文件已经存在，那么直接生成字节码 if(classFile.exists()){ byte[] b = getBytes(classFileName); clazz = defineClass(name, b, 0, b.length); } //如果为空，标明加载失败 if(clazz==null){ try { throw new ClassNotFoundException(name); } catch (ClassNotFoundException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } return clazz; } } |
上面代码重写了findClass方法，通过重写该方法就可以实现自定义的类加载机制。
学习总结：1.了解了JVM三种类加载器（根类加载器，系统类加载器，扩展类加载器),明白了三种类加载器的作用和范围
2.学习了JVM三种类加载机制（父类委托，缓存，全盘负责）
3.学习了如何自定义类加载器，通过继承ClassLoader类，特别要注意两个关键方法：loadClass()和findClass()两种方法的机制和不同。