(1)API文档内容如下:
类加载器是负责加载类的对象。ClassLoader 类是一个抽象类。如果给定类的二进制名称,那么类加载器会试图查找或生成构成类定义的数据。一般策略是将名称转换为某个文件名,然后从文件系统读取该名称的“类文件”。
每个 Class 对象都包含一个对定义它的 ClassLoader 的引用。
数组类的 Class 对象不是由类加载器创建的,而是由 Java 运行时根据需要自动创建。
数组类的类加载器由 Class.getClassLoader() 返回,该加载器与其元素类型的类加载器是相同的;如果该元素类型是基本类型,则该数组类没有类加载器。
应用程序需要实现 ClassLoader 的子类,以扩展 Java 虚拟机动态加载类的方式。
类加载器通常由安全管理器使用,用于指示安全域。
ClassLoader 类使用委托模型来搜索类和资源。每个 ClassLoader 实例都有一个相关的父类加载器。需要查找类或资源时,ClassLoader 实例会在试图亲自查找类或资源之前,将搜索类或资源的任务委托给其父类加载器。虚拟机的内置类加载器(称为 “bootstrap class loader”)本身没有父类加载器,但是可以将它用作 ClassLoader 实例的父类加载器。
通常情况下,Java 虚拟机以与平台有关的方式,从本地文件系统中加载类。例如,在 UNIX 系统中,虚拟机从 CLASSPATH 环境变量定义的目录中加载类。
然而,有些类可能并非源自一个文件;它们可能源自其他来源(如网络),也可能是由应用程序构造的。defineClass 方法将一个 byte 数组转换为 Class 类的实例。这种新定义的类的实例可以使用 Class.newInstance 来创建。
类加载器所创建对象的方法和构造方法可以引用其他类。为了确定引用的类,Java 虚拟机将调用最初创建该类的类加载器的 loadClass 方法
例如,应用程序可以创建一个网络类加载器,从服务器中下载类文件。示例代码如下所示:
ClassLoader loader = new NetworkClassLoader(host, port);
Object main = loader.loadClass(“Main”, true).newInstance();
…
网络类加载器子类必须定义方法 findClass 和 loadClassData,以实现从网络加载类。下载组成该类的字节后,它应该使用方法 defineClass 来创建类实例。示例实现如下:
class NetworkClassLoader extends ClassLoader {
String host;
int port;
public Class findClass(String name) {
byte[] b = loadClassData(name);
return defineClass(name, b, 0, b.length);
}
private byte[] loadClassData(String name) {
// load the class data from the connection
. . .
}
}
二进制名称
按照《Java Language Specification》的定义,任何作为 String 类型参数传递给 ClassLoader 中方法的类名称都必须是一个二进制名称。
有效类名称的示例包括:
“java.lang.String”
“javax.swing.JSpinnerDefaultEditor”“java.security.KeyStore
BuilderFileBuilder1”
“java.net.URLClassLoader31”
(2)为什么要使用ClassLoader
上面的解释似乎有些难懂那我们来简单的讲一下:
ClassLoader一个经常出现又让很多人望而却步的词,本文将试图以最浅显易懂的方式来讲解 ClassLoader,希望能对不了解该机制的朋友起到一点点作用。
要深入了解ClassLoader,首先就要知道ClassLoader是用来干什么的,顾名思义,它就是用来加载Class文件到JVM,以供程序使用的。我们知道,java程序可以动态加载类定义,而这个动态加载的机制就是通过ClassLoader来实现的,所以可想而知ClassLoader的重要性如何。
没有错,在这里确实有一个ClassLoader不是用java语言所编写的,而是JVM实现的一部分,这个ClassLoader就是bootstrap classloader(启动类加载器),这个ClassLoader在JVM运行的时候加载java核心的API以满足java程序最基本的需求,其中就包括用户定义的ClassLoader,这里所谓的用户定义是指通过java程序实现的ClassLoader,一个是ExtClassLoader,这个ClassLoader是用来加载java的扩展API的,也就是/lib/ext中的类,一个是AppClassLoader,这个ClassLoader是用来加载用户机器上CLASSPATH设置目录中的Class的,通常在没有指定ClassLoader的情况下,程序员自定义的类就由该ClassLoader进行加载。
当运行一个程序的时候,JVM启动,运行bootstrap classloader,该ClassLoader加载java核心API(ExtClassLoader和AppClassLoader也在此时被加载),然后调用ExtClassLoader加载扩展API,最后AppClassLoader加载CLASSPATH目录下定义的Class,这就是一个程序最基本的加载流程。
接下来将讲解一下ClassLoader加载的方式,这里就不得不讲一下ClassLoader在这里使用了双亲委托模式进行类加载。
每一个自定义ClassLoader都必须继承ClassLoader这个抽象类,而每个ClassLoader都会有一个parent ClassLoader,我们可以看一下ClassLoader这个抽象类中有一个getParent()方法,这个方法用来返回当前ClassLoader的parent,注意,这个parent不是指的被继承的类,而是在实例化该ClassLoader时指定的一个ClassLoader,如果这个parent为null,那么就默认该ClassLoader的parent是bootstrap classloader,这个parent有什么用呢?
我们可以考虑这样一种情况,假设我们自定义了一个ClientDefClassLoader,我们使用这个自定义的ClassLoader加载java.lang.String,那么这里String是否会被这个ClassLoader加载呢?事实上java.lang.String这个类并不是被这个ClientDefClassLoader加载,而是由bootstrap classloader进行加载,为什么会这样?实际上这就是双亲委托模式的原因,因为在任何一个自定义ClassLoader加载一个类之前,它都会先委托它的父亲ClassLoader进行加载,只有当父亲ClassLoader无法加载成功后,才会由自己加载,在上面这个例子里,因为java.lang.String是属于java核心API的一个类,所以当使用ClientDefClassLoader加载它的时候,该ClassLoader会先委托它的父亲ClassLoader进行加载,上面讲过,当ClassLoader的parent为null时,ClassLoader的parent就是bootstrap classloader,所以在ClassLoader的最顶层就是bootstrap classloader,因此最终委托到bootstrap classloader的时候,bootstrap classloader就会返回String的Class。
我们来看一下ClassLoader中的一段源代码:
Java代码 收藏代码
protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
// 首先检查该name指定的class是否有被加载
Class c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
try {
if (parent != null) {
//如果parent不为null,则调用parent的loadClass进行加载
c= parent.loadClass(name, false);
} else {
//parent为null,则调用BootstrapClassLoader进行加载
c = findBootstrapClass0(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
//如果仍然无法加载成功,则调用自身的findClass进行加载
c = findClass(name);
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
从上面一段代码中,我们可以看出一个类加载的大概过程与之前我所举的例子是一样的,而我们要实现一个自定义类的时候,只需要实现findClass方法即可。
上面对ClassLoader的加载机制进行了大概的介绍,接下来不得不在此讲解一下另外一个和ClassLoader相关的类,那就是Class类,每个被ClassLoader加载的class文件,最终都会以Class类的实例被程序员引用,我们可以把Class类当作是普通类的一个模板,JVM根据这个模板生成对应的实例,最终被程序员所使用。
我们看到在Class类中有个静态方法forName,这个方法和ClassLoader中的loadClass方法的目的一样,都是用来加载class的,但是两者在作用上却有所区别。
Class<?> loadClass(String name)
Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
我们看到上面两个方法声明,第二个方法的第二个参数是用于设置加载类的时候是否连接该类,true就连接,否则就不连接。
说到连接,不得不在此做一下解释,在JVM加载类的时候,需要经过三个步骤,装载、连接、初始化。装载就是找到相应的class文件,读入JVM,初始化就不用说了,最主要就说说连接。
连接分三步,第一步是验证class是否符合规格,第二步是准备,就是为类变量分配内存同时设置默认初始值,第三步就是解释,而这步就是可选的,根据上面loadClass方法的第二个参数来判定是否需要解释,所谓的解释根据《深入JVM》这本书的定义就是根据类中的符号引用查找相应的实体,再把符号引用替换成一个直接引用的过程。有点深奥吧,呵呵,在此就不多做解释了,想具体了解就翻翻《深入JVM吧》,呵呵,再这样一步步解释下去,那就不知道什么时候才能解释得完了。
我们再来看看那个两个参数的loadClass方法,在JAVA API 文档中,该方法的定义是protected,那也就是说该方法是被保护的,而用户真正应该使用的方法是一个参数的那个,一个参数的loadclass方法实际上就是调用了两个参数的方法,而第二个参数默认为false,因此在这里可以看出通过loadClass加载类实际上就是加载的时候并不对该类进行解释,因此也不会初始化该类。而Class类的forName方法则是相反,使用forName加载的时候就会将Class进行解释和初始化,forName也有另外一个版本的方法,可以设置是否初始化以及设置ClassLoader,在此就不多讲了。
不知道上面对这两种加载方式的解释是否足够清楚,就在此举个例子吧,例如JDBC DRIVER的加载,我们在加载JDBC驱动的时候都是使用的forName而非是ClassLoader的loadClass方法呢?我们知道,JDBC驱动是通过DriverManager,必须在DriverManager中注册,如果驱动类没有被初始化,则不能注册到DriverManager中,因此必须使用forName而不能用loadClass。 通过ClassLoader我们可以自定义类加载器,定制自己所需要的加载方式,例如从网络加载,从其他格式的文件加载等等都可以。
以上就是对于类加载器以及forName的学习,再次作为学习笔记。