[转载] 解读ClassLoader

转载自http://www.iteye.com/topic/83978

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。

看到这里,可能有的朋友会想到一个问题,那就是既然ClassLoader是用来加载类到JVM中的,那么ClassLoader又是如何被加载呢?难道它不是java的类?

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。

上面大概讲解了一下ClassLoader的作用以及一个最基本的加载流程,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  

  1. protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve)
  2. throws ClassNotFoundException
  3. {
  4. // 首先检查该name指定的class是否有被加载
  5. Class c = findLoadedClass(name);
  6. if (c == null) {
  7. try {
  8. if (parent != null) {
  9. //如果parent不为null,则调用parent的loadClass进行加载
  10. = parent.loadClass(name, false);
  11. } else {
  12. //parent为null,则调用BootstrapClassLoader进行加载
  13. c = findBootstrapClass0(name);
  14. }
  15. } catch (ClassNotFoundException e) {
  16. //如果仍然无法加载成功,则调用自身的findClass进行加载
  17. c = findClass(name);
  18. }
  19. }
  20. if (resolve) {
  21. resolveClass(c);
  22. }
  23. return c;
  24. }

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。

为什么要使用这种双亲委托模式呢?

第一个原因就是因为这样可以避免重复加载,当父亲已经加载了该类的时候,就没有必要子ClassLoader再加载一次。

第二个原因就是考虑到安全因素,我们试想一下,如果不使用这种委托模式,那我们就可以随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义类型,这样会存在非常大的安全隐患,而双亲委托的方式,就可以避免这种情况,因为String已经在启动时被加载,所以用户自定义类是无法加载一个自定义的ClassLoader。

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,其实ClassLoader还有很多地方没有讲到,例如ClassLoader内部的一些实现等等,本来希望能够讲得简单易懂一点,可是结果自己看回头好像感觉并不怎么样,郁闷,看来自己的文笔还是差太多了,希望能够给一些有需要的朋友一点帮助吧。

时间: 2024-07-29 11:40:56

[转载] 解读ClassLoader的相关文章

转载:解读CSS布局之-水平垂直居中(1)

本文转自http://f2e.souche.com/blog/jie-du-cssbu-ju-zhi-shui-ping-chui-zhi-ju-zhong/,以及大地dudy的博客http://www.cnblogs.com/Dudy/p/4085292.html. 对一个元素水平垂直居中,在我们的工作中是会经常遇到的,也是CSS布局中很重要的一部分,本文就来讲讲CSS水平垂直居中的一些方法.由于我们大搜车的日常工作中已经不再需要理会低版本IE,所以本文所贴出的方法,是没有去考虑IE的,如果有

[转载] 深入了解Java ClassLoader、Bytecode 、ASM、cglib

转载自http://www.iteye.com/topic/98178 一.Java ClassLoader 1,什么是ClassLoader 与 C 或 C++ 编写的程序不同,Java 程序并不是一个可执行文件,而是由许多独立的类文件组成,每一个文件对应于一个 Java 类. 此外,这些类文件并非立即全部都装入内存,而是根据程序需要装入内存.ClassLoader 是 JVM 中将类装入内存的那部分. 而且,Java ClassLoader 就是用 Java 语言编写的.这意味着创建您自己的

理解Java ClassLoader机制(转载)

当JVM(Java虚拟机)启动时,会形成由三个类加载器组成的初始类加载器层次结构: bootstrap classloader                |       extension classloader                |       system classloader bootstrap classloader -引导(也称为原始)类加载器,它负责加载Java的核心类. 在Sun的JVM中,在执行java的命令中使用-Xbootclasspath选项或使用 - D

Ehcache详细解读(转载)

Ehcache 是现在最流行的纯Java开源缓存框架,配置简单.结构清晰.功能强大,最初知道它,是从Hibernate的缓存开始的.网上中文的EhCache材料以简单介绍和配置方法居多,如果你有这方面的问题,请自行google:对于API,官网上介绍已经非常清楚,请参见官网:但是很少见到特性说明和对实现原理的分析,因此在这篇文章里面,我会详细介绍和分析EhCache的特性,加上一些自己的理解和思考,希望对缓存感兴趣的朋友有所收获. 一.特性一览,来自官网,简单翻译一下: 1.快速轻量过去几年,诸

JVM类加载器ClassLoader解读

ClassLoader类加载器负责将类加载进入JVM中. ClassLoader的作用 (1)加载class文件进入JVM (2)审查每个类应该由谁加载,采用双亲委托机制 (3)将class字节码重新解析成JVM要求的对象格式 ClassLoader结构分析 protected final Class<?> defineClass(byte[] b, int off, int len)throws ClassFormatError{ return defineClass(null, b, of

民生银行十五年的数据体系建设,深入解读阿拉丁大数据生态圈、人人BI 是如何养成的?(转载)

早在今年的上半年我应邀参加了由 Smartbi 主办的一个小型数据分析交流活动,在活动现场第一次了解到了民生银行的阿拉丁项目.由于时间关系,嘉宾现场分享的内容非常有限.凭着多年对行业研究和对解决方案的嗅觉与敏感性,意识到这个阿拉丁项目的完整性和独特性超出了以往我所接触过的所有 BI 领域的项目案例,很值得再次深入的探讨.学习与研究.对于很多公司在建设自身的 BI 或者大数据平台体系上,这个项目案例有很好的参考与借鉴意义.(另外一个我个人比较推崇的大数据建设的案例是美的的大数据平台建设案例.) 在

[转载] etcd全方位解读

原文: http://www.infoq.com/cn/articles/etcd-interpretation-application-scenario-implement-principle etcd使用了更易懂的raft数据一致性协议, 比paxos容易理解的多. 本文对etcd的使用场景和原理做了非常详细的描写, 是学习etcd不可多得的好材料. etcd:从应用场景到实现原理的全方位解读 作者 孙健波 发布于 2015年1月30日 | 讨论 分享到:微博微信FacebookTwitte

YOLO2解读,训练自己的数据及相关转载以供学习

https://pjreddie.com/darknet/yolo/ 具体安装及使用可以参考官方文档https://github.com/pjreddie/darknet http://blog.csdn.net/u012235274/article/details/52399425 caffe-yolo 训练http://blog.csdn.net/u012235274/article/details/52120152 caffe 版本 yolo 过程记录 YOLOv2 参数详解[net]//

【漫画解读】HDFS存储原理(转载)

转载自:http://www.cnblogs.com/itboys/p/5497698.html 角色出演 如上图所示,HDFS存储相关角色与功能如下: Client:客户端,系统使用者,调用HDFS API操作文件;与NN交互获取文件元数据;与DN交互进行数据读写. Namenode:元数据节点,是系统唯一的管理者.负责元数据的管理;与client交互进行提供元数据查询;分配数据存储节点等. Datanode:数据存储节点,负责数据块的存储与冗余备份;执行数据块的读写操作等. 二.写入数据 1