JavaWeb WebService 自承式光缆 centos8 tsql pointers cassandra reference cocos2d html5 Font Awesome 系统后台模板 react视频教程 jquery的each遍历方法 datetimepicker赋值 mysql查看锁表 ubuntu查看python版本 bootstrap颜色 js基本数据类型有哪些 mysql删除存储过程 mysql配置远程连接 python最大值 python字典get python对象 java入门课程 java数组追加 java自定义异常 java数组输出 java接口规范 广告代码 crazytalk din字体下载 p6软件 梦想世界科举答案 1500左右性价比最高的手机 汇通启富下载 凯立德下载 网卡漫画控 沙盘sandboxie 刺客加点 决战者加点
当前位置: 首页 > 学习教程  > 编程语言

类的加载器下篇

2020/12/28 19:46:12 文章标签:

测试不同的类加载器 每个 Class 对象都会包含一个定义它的 ClassLoader 的一个引用 获取 ClassLoader 的途径 获取当前类的 ClassLoader clazz.getClassLoader();获得当前线程上下文的 ClassLoader Thread.currentThread().getContextClassLoader();获得系统的 ClassLoader …

测试不同的类加载器

每个 Class 对象都会包含一个定义它的 ClassLoader 的一个引用

获取 ClassLoader 的途径

获取当前类的 ClassLoader
clazz.getClassLoader();

获得当前线程上下文的 ClassLoader
Thread.currentThread().getContextClassLoader();

获得系统的 ClassLoader
ClassLoader.getSystemClassLoader();

说明:

站在程序的角度看,引导类加载器与另外两种类加载器(系统类加载器和扩展类加载器)并不是同一个层次意义上的加载器,引导类加载器是使用 C++ 语言编写而成的,而另外两种类加载器则是使用 Java 语言编写的。由于引导类加载器压根儿就不是一个 Java 类,因此在 Java 程序中只能打印出空值

数组类的 Class 对象,不是由类加载器去创建的,而是在 Java 运行期 JVM 根据需要自动创建的对于数组类的类加载器来说,是通过 Class.geetClassLoader() 返回的,与数组当中元素类型的类加载器是一样的如果数组当中的元素类型是基本数据类型,数组类是没有类加载器的

String[] strArr = new String[6];
System.out.println(strArr.getClass().getClassLoader());
//运行结果:null

ClassLoaderTest[] test = new ClassLoaderTest[1];
System.out.println(test.getClass().getClassLoader());
//运行结果:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

int[] inst = new int[2];
System.out.println(inst.getClass().getClassLoader());
//运行结果:null

ClassLoader 源码解析

ClassLoader 与现有类加载的关系:
在这里插入图片描述
除了以上虚拟机自带的加载器外,用户还可以定制自己的类加载器。Java 提供了抽象类 java.lang.ClassLoader,所有用户自定义的类加载器都应该继承 ClassLoader 类

ClassLoader 的主要方法
抽象类 ClassLoader 的主要方法:(内部没有抽象方法)

public final ClassLoader getParent()

加载名称为 name 的类,返回结果为 java.lang.Class 类的实例。如果找不到类,则返回 ClassNotFountException 异常。该方法中的逻辑就是双亲委派模式的实现

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException

查找二进制名称为 name 的类,返回结果为 java.lang.Class 类的实例。这是一个受保护的方法,JVM 鼓励我们重写此方法,需要自定义加载器遵循双亲委派机制,该方法会在检查完父类加载器之后被 loadClass() 方法调用
在 JDK 1.2 之前,在自定义类加载时,总会去继承 ClassLoader 类并重写 loadClass 方法,从而实现自定义的类加载类。但是在 JDK 1.2 之后已不再建议用户去覆盖 loadClass() 方法,而是建议把自定义的类加载逻辑写在 find Class() 方法中,从前面的分析可知,findClass() 方法是在 loadClass() 方法中被调用的,当 loadClass() 方法中父加载器加载失败后,则会调用自己的 findClass() 方法来完成类加载,这样就可以保证自定义的类加载器也符合双亲委派机制

需要注意的是 ClassLoader 类中并没有实现 findClass() 方法的具体代码逻辑,取而代之的是抛出 ClassNotFoundException 异常,同时应该知道的是 findClass() 方法通常是和 defineClass() 方法一起使用的。一般情况下,在自定义类加载器时,会直接覆盖 ClassLoader 的 findClass() 方法并编写加载规则,取得要加载类的字节码后转换成流,然后调用 defineClass() 方法生成类的 Class 对象

protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)

根据给定的字节数组 b 转换为 Class 的实例,off 和 len 参数表示实际 Class 信息在 byte 数组中的位置和长度,其中 byte 数组 b 是 ClassLoader 从外部获取的。这是受保护的方法,只有在自定义 ClassLoader 子类中可以使用

defineClass() 方法是用来将 byte 字节流解析成 JVM 能够识别的 Class 对象(ClassLoader 中已实现该方法逻辑),通过这个方法不仅能够通过 Class 文件实例化 Class 对象,也可以通过其它方式实例化 Class 对象,如通过网络中接收一个类的字节码,然后转换为 byte 字节流创建对应的 Class 对象

defineClass() 方法通常与 findClass() 方法一起使用,一般情况下,在自定义类加载器时,会直接覆盖 ClassLoader 的 findClass() 方法并编写加载规则,取得要加载类的字节码后转换成流,然后调用 defineClass() 方法生成类的 Class 对象

简单举例:

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
  //获取类的字节数组
  byte[] classData = getClassData(name);
  if (classData == null) {
    throw new ClassNotFoundException();
  } else {
    //使用 defineClass 生成 Class 对象
    return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
  }
}

protected final void resolveClass(Class<?> c)

链接指定的一个 Java 类。使用该方法可以使用类的 Class 对象创建完成的同时也被解析。前面我们说链接阶段主要是对字节码进行验证,为类变量分配内存并设置初始值同时将字节码文件中的符号引用转换为直接引用

protected final Class<?> findLoadedClass(String name)

查找名称为 name 的已经被加载过的类,返回结果为 java.lang.Class 类的实例。这个方法是 final 方法,无法被修改

private final ClassLoader parent;

它也是一个 ClassLoader 的实例,这个字段所表示的 ClassLoader 也称为这个 ClassLoader 的双亲。在类加载的过程中,ClassLoader 可能会将某些请求交予自己的双亲处理

loadClass() 的剖析
测试代码:

ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass(“com.atguigu.java.User”)

 protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) //resolve:true 加载Class的同时进行解析操作
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) { //同步操作,保证只能加载一次
            // First, check if the class has already been loaded
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    if (parent != null) {
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }

                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    long t1 = System.nanoTime();
                    c = findClass(name);

                    // this is the defining class loader; record the stats
                    PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                    PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    PerfCounter.getFindClasses().increment();
                }
            }
            if (resolve) {//是否进行解析操作
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }

SecureClassLoader 与 URLClassLoader
接着 SecureClassLoader 扩展了 ClassLoader,新增了几个与使用相关的代码源(对代码源的位置及其证书的验证)和权限定义类验证(主要针对 Class 源码的访问权限)的方法,一般我们不会直接跟这个类打交道,更多的是与它的子类 URLClassLoader 有所关联

前面说过,ClassLoader 是一个抽象类,很多方法是空的没有实现,比如 findClass()、findResource() 等。而 URLClassLoader 这个实现类为这些方法提供了具体的实现。并新增了 URLClassPath 类协助取得 Class 字节码流等功能。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

ExtClassLoader 与 AppClassLoader

ExtClassLoader 并没有重写 loadClass() 方法,这足以说明其遵循双亲委派模式,而 AppClassLoader 重载了 loadClass() 方法,但最终调用的还是父类 loadClass() 方法,因此依然遵循双亲委派模式

Class.forName() 与 ClassLoader.loadClass()

  • Class.forName():是一个静态方法,最常用的是 Class.forName(String className);根据传入的类的权限定名返回一个 Class 对象。**该方法在将 Class 文件加载到内存的同时,会执行类的初始化。**如:

Class.forName(“com.atguigu.java.HelloWorld”);

  • ClassLoader.loadClass() 这是一个实例方法,需要一个 ClassLoader 对象来调用该方法。该方法将 Class 文件加载到内存时,并不会执行类的初始化,直到这个类第一次使用时才进行初始化。该方法因为需要得到一个 ClassLoader 对象,所以可以根据需要指定使用哪个类加载器,如:ClassLoader c1 = …; c1.loadClass(“com.atguigu.java.HelloWorld”);

双亲委派模型

定义与本质

类加载器用来把类加载到 Java 虚拟机中。从 JDK 1.2 版本开始,类的加载过程采用双亲委派机制,这种机制能更好地保证 Java 平台的安全

  1. 定义
    如果一个类加载器在接到加载类的请求时,它首先不会自己尝试去加载这个类,而是把这个请求任务委托给父类加载器去完成,依次递归,如果父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回。只有父类加载器无法完成此加载任务时,才自己去加载

  2. 本质
    规定了类加载的顺序是:引导类加载器先加载,若加载不到,由扩展类加载器加载,若还加载不到,才会由系统类加载器或自定义的类加载器进行加载
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

优势与劣势

  1. 双亲委派机制优势
  • 避免类的重复加载,确保一个类的全局唯一性
    Java 类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层级关系,通过这种层级关系可以避免类的重复加载,当父亲已经加载了该类时,就没有必要子 ClassLoader 再加载一次
  • 保护程序安全,防止核心 API 被随意篡改
  • 代码支持

双亲委派机制在 java.lang.ClassLoader.loadClass(String, boolean) 接口中体现。该接口的逻辑如下:

  • 先在当前加载器的缓存中查找有无目标类,如果有,直接返回
  • 判断当前加载器的父加载器是否为空,如果不为空,则调用 parent.loadClass(name, false) 接口进行加载
  • 反之,如果当前加载器的父类加载器为空,则调用 findBootstrapClassOrNull(name) 接口,让引导类加载器进行加载
  • 如果通过以上3条路径都没能成功加载,则调用 findClass(name) 接口进行加载。该接口最终会调用 java.lang.ClassLoader 接口的 defineClass 系列的 native 接口加载目标 Java 类

双亲委派的模型就隐藏在第2和第3步中

举例

假设当前加载的是 java.lang.Object 这个类,很显然,该类属于 JDK 中核心的不能再核心的一个类,因此一定只能由引导类加载器进行加载。当 JVM 准备加载 java.lang.Object 时,JVM 默认会使用系统类加载器去加载,按照上面5步加载的逻辑,在第1步从系统类的缓存中肯定查找不到该类,于是进入第2步。由于从系统类加载器的父类加载器是扩展类加载器,于是扩展类加载器继续从第1步开始重复。由于扩展类加载器的缓存中也一定查找不到该类,因此进入第2步。扩展类的父加载器是 null,因此系统调用 findClass(String),最终通过引导类加载器进行加载

思考

如果在自定义的类加载器中重写 java.lang.ClassLoader.loadClass(String) 或 java.lang.ClassLoader.loadClass(String, boolean) 方法,抹去其中的双亲委派机制,仅保留上面这4步中的第1步和第4步,那么是不是就能够加载核心类库了呢?

这也不行!因为 JDK 还为核心类库提供了一层保护机制。不管是自定义的类加载器,还是系统类加载器抑或扩展类加载器,最终都必须调用 java.lang.ClassLoader.defineClass(String, byte[], int, int, ProtectionDomain) 方法,而该方法会执行 preDefineClass() 接口,该接口中提供了对 JDK 核心类库的保护

双亲委派模式的弊端

检查类是否加载的委派过程是单向的,这个方式虽然从结构上说比较清晰,使各个 ClassLoader 的职责非常明确,但是同时会带来一个问题,即顶层的 ClassLoader 无法访问底层的 ClassLoader 所加载的类

通常情况下,启动类加载器中的类为系统核心类,包括一些重要的系统接口,而在应用类加载器中,为应用类。按照这种模式,应用类访问系统类自然是没有问题,但是系统类访问应用类就会出现问题。比如在系统类中提供了一个接口,该接口需要在应用类中得以实现,该接口还绑定一个工厂方法,用于创建该接口的实例,而接口和工厂方法都在启动类加载器中。这时,就会出现该工厂方法无法创建由应用类加载器加载的应用实例的问题

结论

由于 Java 虚拟机规范并没有明确要求类加载器的加载机制一定要使用双亲委派模型,只是建议采用这种方式而已。比如 Tomcat 中,类加载器所采用的加载机制就和传统的双亲委派模型有一定区别,当缺省的类加载器接收到一个类的加载任务时,首先会由它自行加载,当它加载失败时,才会将类的加载任务委派给它的超类加载器去执行,这同时也是 Servlet 规范推荐的一种做法

鉴于https://zhuanlan.zhihu.com/p/268637283


本文链接: http://www.dtmao.cc/news_show_550372.shtml

附件下载

相关教程

    暂无相关的数据...

共有条评论 网友评论

验证码: 看不清楚?