Java的自定义类加载器

双亲委派模型:


双亲委派模型.png

实现自己的类加载器,并能对字节码实现加密

import java.io.*;
import java.lang.reflect.*;
public class ShuffleClassLoader extends ClassLoader
{
    private static int mask=0xff;
    private boolean compile(String fileStub) throws IOException
    {
        Process p=Runtime.getRuntime().exec("javac "+fileStub+".java");
        try
        {
            p.waitFor();
        }
        catch (InterruptedException ie)
        {
            System.out.println(ie);
        }
        int ret=p.exitValue();
        if (ret==0)
        {
            File file=new File(fileStub+".class");
            FileInputStream fin=new FileInputStream(file);
            FileOutputStream fout=new FileOutputStream(fileStub+"_sec.class");
            int temp=-1;
            while ((temp=fin.read())!=-1)
            {
                temp=temp^mask;
                fout.write(temp);
            }
            fin.close();
            fout.close();
            file.delete();
            new File(fileStub+"_sec.class").renameTo(file);
        }
        return ret==0;
    }
    private byte[] read(String fileStub) throws IOException
    {
        ByteArrayOutputStream bos=new ByteArrayOutputStream();
        try(FileInputStream fin=new FileInputStream(fileStub+".class"))
        {
            int temp=-1;
            while ((temp=fin.read())!=-1)
            {
                temp=temp^mask;
                bos.write(temp);
            }
            return bos.toByteArray();
        }
    }
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException
    {
        Class clazz=null;
        String fileStub=name.replace(".","/");
        String javaFileName=fileStub+".java";
        String classFileName=fileStub+".class";
        File javaFile=new File(javaFileName);
        File classFile=new File(classFileName);
        if (javaFile.exists()&&(!classFile.exists()
            ||javaFile.lastModified()>classFile.lastModified()))
        {
            try
            {
                //调用compile()方法,得到.class文件
                if (!compile(fileStub)||!classFile.exists())
                {
                    throw new ClassNotFoundException(javaFileName);
                }
            }
            catch (IOException ex)
            {
                ex.printStackTrace();
            }
        }
        if (classFile.exists())
        {
            try
            {
                //调用read()方法,把二进制文件转换为字节数组
                byte[] raw=read(fileStub);
                //调用defineClass()方法,把字节数组转换为Class实例
                clazz=defineClass(name,raw,0,raw.length);
            }
            catch (IOException ie)
            {
                ie.printStackTrace();
            }
        }
        if (clazz==null)
        {
            throw new ClassNotFoundException(name);
        }
        return clazz;
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        if (args.length<1)
        {
            System.out.println("缺少目标类,请安如下格式:");
            System.out.println("java ShuffleClassLoader ClassName");
        }
        String progClass=args[0];
        String[] progArgs=new String[args.length-1];
        System.arraycopy(args,1,progArgs,0,progArgs.length);
        ShuffleClassLoader scl=new ShuffleClassLoader();
        Class<?> clazz=scl.findClass(progClass);
        Method main=clazz.getMethod("main",(new String[0]).getClass());
        Object argsArray[]={progArgs};
        main.invoke(null,argsArray);
    }
}

用这个自定义的类加载器可以编译源代码,即.java文件,生成.class文件,而且只能用这个自定义的类加载器运行.class文件。
例如对于下面的Hello.java

public class Hello 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

输入java ShuffleClassLoader Hello命令可以得到Hello.class文件,并输出"Hello World"。
如果直接输入 java Hello,输出如下:

Error: A JNI error has occurred, please check your installation and try again
Exception in thread "main" java.lang.ClassFormatError: Incompatible magic value 889275713 in class file Hello
        at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method)
        at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:763)
        at java.security.SecureClassLoader.defineClass(SecureClassLoader.java:142)
        at java.net.URLClassLoader.defineClass(URLClassLoader.java:467)
        at java.net.URLClassLoader.access$100(URLClassLoader.java:73)
        at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:368)
        at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:362)
        at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
        at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:361)
        at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424)
        at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:331)
        at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357)
        at sun.launcher.LauncherHelper.checkAndLoadMain(LauncherHelper.java:495)

贴一点ClassLoader类的源码:

    public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        return loadClass(name, false);
    }
    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // 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
                    sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
                }
            }
            if (resolve) {
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        throw new ClassNotFoundException(name);
    }
    protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)
        throws ClassFormatError
    {
        return defineClass(name, b, off, len, null);
    }
    protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len,
                                         ProtectionDomain protectionDomain)
        throws ClassFormatError
    {
        protectionDomain = preDefineClass(name, protectionDomain);
        String source = defineClassSourceLocation(protectionDomain);
        Class<?> c = defineClass1(name, b, off, len, protectionDomain, source);
        postDefineClass(c, protectionDomain);
        return c;
    }
    protected final Class<?> defineClass(String name, java.nio.ByteBuffer b,
                                         ProtectionDomain protectionDomain)
        throws ClassFormatError
    {
        int len = b.remaining();

        // Use byte[] if not a direct ByteBufer:
        if (!b.isDirect()) {
            if (b.hasArray()) {
                return defineClass(name, b.array(),
                                   b.position() + b.arrayOffset(), len,
                                   protectionDomain);
            } else {
                // no array, or read-only array
                byte[] tb = new byte[len];
                b.get(tb);  // get bytes out of byte buffer.
                return defineClass(name, tb, 0, len, protectionDomain);
            }
        }

        protectionDomain = preDefineClass(name, protectionDomain);
        String source = defineClassSourceLocation(protectionDomain);
        Class<?> c = defineClass2(name, b, b.position(), len, protectionDomain, source);
        postDefineClass(c, protectionDomain);
        return c;
    }
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