编者按
笔者最近在为WebSphere中的项目引入第三方jar的过程中遇到一些阻碍。虽然根据网上的资料解决了问题，但忽然觉得对Java类加载器的认识知之甚少，只停留在和反射的配合使用上，遂决定一探究竟。于是有了这篇文章，即备日后查询又可飨读者。水平有限，如有纰漏还望大神不吝赐教。
目录
一、 之乎者也：什么是 Class Loader ？
二、 格物致知：验证 Class Loader 的加载方式
三、 切磋琢磨：一个简单的自定义 Class Loader
四、 他山之石：其他框架中的自定义 Class Loader（未完待续）
五、 别有洞天：关于Class Loader的相关拓展（未完待续）
一、 之乎者也：什么是 Class Loader ？
1. 简明定义与说明
- 作为Java运行时环境的一部分，Java类加载器动态地加载Java类到Java虚拟机中。在Java中，库通常被打包在Jar文件中。库中可以包含不同种类的对象， 而在Jar文件中最重要的一种对象类型就是Java类文件（Java class），类文件可以视为一段被命名的代码。类加载器负责定位库，读取其中的内容并加载库中的类。加载过程一般是按需进行地， 即只有类被调用时加载过程才会发生。一个被命名的类只能由指定的类加载器加载一次。每一个类又必须由一个类加载器所加载。
2. Java虚拟机启动时使用的Class Loader
| 序号 | 类型 | 查找范围 |
|---|---|---|
| 1 | Bootstrap class loader | %JAVA_HOME%/jre/lib %JAVA_HOME%/jre/classes -Xbootclasspath1 |
| 2 | Extensions class loader | %JAVA_HOME%/jre/lib/ext java.ext.dirs |
| 3 | System class loader | CLASSPATH -classpath Mainfest |
3. 双亲委托
图1-1 使用双亲委托机制的类加载方式.PNG
当前Class Loader首先从自己已经加载的类中查询是否此类已经加载，如果已经加载则直接返回原来已经加载的类。每个类加载器都有自己的加载缓存，当一个类被加载了以后就会放入缓存，等下次加载的时候就可以直接返回了。
当前Class Loader的缓存中没有找到被加载的类的时候，委托父类加载器去加载，父类加载器采用同样的策略，首先查看自己的缓存，然后委托父类的父类去加载，直到bootstrap Class Loader。
当所有的父类加载器都没有加载的时候，再由当前的类加载器加载，并将其放入它自己的缓存中，以便下次有加载请求的时候直接返回。
通过自定义Class Loader（具体指重载loadClass方法），Java推荐的双亲委托机制可以被打破。
二、 格物致知：验证 Class Loader 的加载方式
验证上述三个Class Loader的存在并建立对双亲委托机制的初步认识
1. 准备工作
2.1.1 试验代码
//D:/ClassLoaderTest.java
// 如果在IDE中编辑，可能会提示IntMath找不到，无视
import com.google.common.math.IntMath;
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
logClassLoader( IntMath.class);
}
public static <T> void logClassLoader(Class<T> tClass) {
System.out.println(
String.format(
"打印类 %s 的类加载器链：", tClass.getCanonicalName()));
ClassLoader classLoader = tClass.getClassLoader();
while (classLoader!=null) {
System.out.println(
String.format(
"类加载器链：%s", classLoader.toString()));
classLoader = classLoader.getParent();
}
System.out.println( "类加载器链: Bootstrap class loader");
}
}
2.1.2 第三方Jar包位置
D:\repo\com\google\guava\guava\11.0.2\guava-11.0.2.jar
2.1.3 编译
javac -classpath ./;D:\repo\com\google\guava\guava\11.0.2\guava-11.0.2.jar
-encoding utf-8 .\ClassLoaderTest.java
2. 运行结果
这里直接使用Java命令的参数来控制类加载器的搜索路径， 也可以通过其他方法指定， 详见 附 中 2. 通过其他方式指定类加载器的搜索路径 一节
图2-1 ClassLoader测试一.PNG
图2-2 ClassLoader测试二.PNG
三、 切磋琢磨：一个简单的自定义 Class Loader
1. 准备知识
| 关键方法 | 描述 |
|---|---|
| loadClass:(name:String, resolve:boolean)=>Class<?> | 用资源名称加载Class |
| findClass:(name:String)=>Class<?> | 用资源名称查找Class |
| defineClass:(name:String, b:byte[], off:int, len:int)=>Class<?> | 转换字节数组到一个Class的实例 |
- 实施步骤
- 继承ClassLoader
- 如果要修改双亲委托的代理方式，重写loadClass方法
- 重写findClass方法
2. 准备工作
3.2.1 试验代码
//D:/Main.java
import java.lang.reflect.Method;
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
CustomerClassLoader customerClassLoader = new CustomerClassLoader(
Main.class.getClassLoader(),
"D:/CustomerClassLoaderRepo" );
Class<?> clazz = customerClassLoader.loadClass( "HelloWorld");
Object object = clazz.getConstructor(new Class[]{}).newInstance();
Method method = clazz.getMethod("sayHello", String.class);
method.invoke( object, "tom");
logClassLoaders(clazz);
}
public static <T> void logClassLoaders( Class<T> tClass) {
System.out.println( String.format(
"打印类 %s 的类加载器链:", tClass.getCanonicalName()));
ClassLoader classLoader = tClass.getClassLoader();
while ( classLoader != null) {
System.out.println( String.format(
"类加载器链：%s", classLoader.toString()));
classLoader = classLoader.getParent();
}
System.out.println( "类加载器链: Bootstrap class loader");
}
}
//D:/CustomerClassLoader.java
import java.io.IOException;
import java.net.URI;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
public class CustomerClassLoader extends ClassLoader {
private String url_prefix;
public CustomerClassLoader(ClassLoader parent, String url_prefix) {
super(parent);
this.url_prefix = "file:///" + url_prefix;
}
@Override
protected Class<?> findClass(String name)
throws ClassNotFoundException {
byte[] bytes = loadClassData(url_prefix + "/" + name + ".class");
return super.defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
}
private byte[] loadClassData(String name)
throws ClassNotFoundException {
return loadClassDate(Paths.get(URI.create(name)));
}
private byte[] loadClassDate(Path path)
throws ClassNotFoundException {
if ( path!=null &&
path.isAbsolute() &&
Files.exists( path) &&
Files.isRegularFile( path)) {
try {
return Files.readAllBytes( path);
} catch ( IOException e) {
e.printStackTrace();
throw new ClassNotFoundException("文件读取错误");
}
} else {
throw new ClassNotFoundException("文件地址不符合规则");
}
}
}
//D:/HelloWorld.java
public class HelloWorld {
public void sayHello( String name) {
System.out.println( "Hello World, I'm " + name);
}
}
3.2.2 文件位置
- D:
- \CustomerClassLoaderRepo
- HelloWorld.java
- HelloWorld.class
- Main.java
- Main.class
- CustomerClassLoader.java
- CustomerClassLoader.class
3. 运行结果
图3-1 自定义ClassLoader测试.PNG
4. 使用URLClassLoader
3.4.1 试验代码
以上只是笔者在学（发）习（呆）， 实际工作中我们可以使用诸多ClassLoader的子类来提升开发效率。如下是使用URLClassLoader来实现相同的功能。
图3-2 URLClassLoader的继承关系.PNG
//D:/Main.java
import java.lang.reflect.Method;
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//CustomerClassLoader customerClassLoader = new CustomerClassLoader(
// Main.class.getClassLoader(),
// "D:/CustomerClassLoaderRepo" );
//Class<?> clazz = customerClassLoader.loadClass( "HelloWorld");
URL url = new URL("file:///D:CustomerClassLoaderRepo/");
URLClassLoader urlClassLoader = new URLClassLoader(
new URL[]{url} , Main.class.getClassLoader());
Class<?> clazz = urlClassLoader.loadClass( "HelloWorld");
Object object = clazz.getConstructor(new Class[]{}).newInstance();
Method method = clazz.getMethod("sayHello", String.class);
method.invoke( object, "tom");
logClassLoaders(clazz);
urlClassLoader.close(); //释放资源
}
public static <T> void logClassLoaders( Class<T> tClass) {
System.out.println( String.format(
"打印类 %s 的类加载器链:", tClass.getCanonicalName()));
ClassLoader classLoader = tClass.getClassLoader();
while ( classLoader != null) {
System.out.println( String.format(
"类加载器链：%s", classLoader.toString()));
classLoader = classLoader.getParent();
}
System.out.println( "类加载器链: Bootstrap class loader");
}
}
3.4.2 文件位置
- 同 3.3.2
3.4.3 运行结果
图3-3 URLClassLoader测试.PNG
