Java 的 ClassLoader 加载机制

一、ClassLoader的概念

Java程序在运行的时候,JVM通过类加载机制(ClassLoader)把class文件加载到内存中,只有class文件被载入内存,才能被其他class引用,使程序正确运行起来.

二、ClassLoader的分类

Java中的ClassLoader有三种.

1. Bootstrap ClassLoader

由C++写的,由JVM启动.

启动类加载器,负责加载java基础类，对应的文件是%JRE_HOME/lib/ 目录下的rt.jar、resources.jar、charsets.jar和class等

2.Extension ClassLoader

Java类,继承自URLClassLoader

扩展类加载器,对应的文件是 %JRE_HOME/lib/ext 目录下的jar和class等

3.App ClassLoader

Java类,继承自URLClassLoader

系统类加载器,对应的文件是应用程序classpath目录下的所有jar和class等

三、ClassLoader的过程

1.三者关系

Java的类加载使用双亲委托机制来搜索类.三种ClassLoader存在父子关系,App ClassLoader的父类加载器是Extension ClassLoader,Extension ClassLoader的父类加载器是Bootstrap ClassLoader,要注意的一点是,这里的父子并不是继承关系.

我新建一个类Test来验证三者的关系.

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        ClassLoader ClassLoader1 = Test.class.getClassLoader();
        ClassLoader ClassLoader2 = ClassLoader1.getParent();
        ClassLoader ClassLoader3 = ClassLoader2.getParent();

        System.out.println(ClassLoader1);
        System.out.println(ClassLoader2);
        System.out.println(ClassLoader3);
    }
}

看下输出结果

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@1bbf1ca
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1ff0dde
null

2.加载机制

当这三者中的某个ClassLoader要加载一个类时,会先委托它的父类加载器尝试加载,一直往上,如果最顶级的父类加载器没有找到该类,那么委托者则亲自到特定的地方加载,如果没找到,那么就抛出异常ClassNotFoundException.这里画张图来表示下

这里要注意一点:只有被同一个类加载器实例加载并且文件名相同的class文件才被认为是同一个class.

四、自定义ClassLoader

1.为什么要自定义ClassLoader

因为系统的ClassLoader只会加载指定目录下的class文件,如果你想加载自己的class文件,那么就可以自定义一个ClassLoader.

2.如何自定义ClassLoader

2.1

新建一个类继承自java.lang.ClassLoader,重写它的findClass方法。

2.2

将class字节码数组转换为Class类的实例

2.3

调用loadClass方法即可

3.例子

我先建一个叫Log的类，很简单,只有一句打印

public class Log {

    public static void main(String[] args) {
         System.out.println("加载成功");
    }
}

我把这个java文件放到D盘根目录,然后打开cmd,用javac命令把java文件转化为class文件

然后我新建一个MyClassLoader继承自ClassLoader

public class MyClassLoader extends ClassLoader {
    @Override
    protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        Class log = null;
        // 获取该class文件字节码数组
        byte[] classData = getData();

        if (classData != null) {
            // 将class的字节码数组转换成Class类的实例
            log = defineClass(name, classData, 0, classData.length);
        }
        return log;
    }

    private byte[] getData() {
        //指定路径
        String path = "D:/Log.class";
        
        File file = new File(path);
        FileInputStream in = null;
        ByteArrayOutputStream out = null;
        try {
            in = new FileInputStream(file);
            out = new ByteArrayOutputStream();

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int size = 0;
            while ((size = in.read(buffer)) != -1) {
                out.write(buffer, 0, size);
            }

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                in.close();
            } catch (IOException e) {

                e.printStackTrace();
            }
        }
        return out.toByteArray();
    }
}

最后测试一下，输出加载这个Log的class文件的加载器,并且利用反射调用它的mian方法.

public class Test {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader();
        //查找Log这个class文件
        myClassLoader.findClass("Log");
        //加载Log这个class文件
        Class Log = myClassLoader.loadClass("Log");  
        
        System.out.println("类加载器是:"+Log.getClassLoader());  
        
        //利用反射获取main方法
        Method method=Log.getDeclaredMethod("main", String[].class) ;  
        Object object=Log.newInstance();
        String [] arg={"ad"};
        method.invoke(object, (Object)arg);
    }
}

看下打印(有乱码问题,不过可以看出成功了)

类加载器是:MyClassLoader@29e357
鍔犺浇鎴愬姛

结束语:关于java的classLoader机制我就介绍这么多,后面我打算写下安卓的classLoader机制及热修复查看图片