【Java虚拟机10】ClassLoader.getSystemClassLoader()流程简析
前言
学习类加载必然离开不了sun.misc.Launcher这个类和Class.forName()这个方法。
分析ClassLoader.getSystemClassLoader()这个流程可以明白下面几个知识点：
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sun.misc.Launcher的初始化
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初次接触线程上下文类加载器(Thread context class loader)
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三个参数的Class.forName(String name, boolean initialize, ClassLoader loader)方法
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怎样修改JVM默认的系统类加载器
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Launcher类中存在两个很重要的内部类：AppClassLoader和ExtClassLoader
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Launcher类主要负责AppClassLoader的初始化/ExtClassLoader的初始化/线程上下文类加载器的初始化
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Class.forName()是JDK提供给我们用于加载一个Class文件的方法
第一步：ClassLoader.getSystemClassLoader()
当客户端希望获取系统类加载器的时候，需要第一次调用ClassLoader.getSystemClassLoader()静态方法，该方法第一步即会去尝试获取一个sun.misc.Launcher
sun.misc.Launcher l = sun.misc.Launcher.getLauncher();
第二步：Launcher实例的初始化
这里的实例初始化是不区分方法的，这是Launcher类的静态变量的初始化，通过之前学习类加载的知识可以知道：类初始化后，类的静态变量会初始化。所以下面的代码得到调用：
private static Launcher launcher = new Launcher();
下面我们看一下Launcher的无参构造器：
public class Launcher {
public Launcher() {
Launcher.ExtClassLoader var1;
try {
/**
* 调用静态内部类的静态方法：获取ExtClassLoader（第一次调用时会初始化）
* 这里的getExtClassLoader()方法使用了DCL模式创建一个ExtClassLoader的单例。
* 初始化的时候，内部包含ExtClassLoader的加载路径：java.ext.dirs
*/
var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
} catch (IOException var10) {
throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
}
try {
/**
* 调用静态内部类的静态方法：获取AppClassLoader（第一次调用时会初始化）
* 这里的getAppClassLoader()方法没有什么特殊的，就是包含AppClassLoader的加载路径：java.class.path
*/
this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
} catch (IOException var9) {
throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
}
//设置当前线程上下文类加载器为AppClassLoader
Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);
String var2 = System.getProperty("java.security.manager");
if (var2 != null) {
SecurityManager var3 = null;
if (!"".equals(var2) && !"default".equals(var2)) {
try {
//SecurityManager默认是被AppClassLoader加载的
var3 = (SecurityManager)this.loader.loadClass(var2).newInstance();
} catch (IllegalAccessException var5) {
} catch (InstantiationException var6) {
} catch (ClassNotFoundException var7) {
} catch (ClassCastException var8) {
}
} else {
var3 = new SecurityManager();
}
if (var3 == null) {
throw new InternalError("Could not create SecurityManager: " + var2);
}
System.setSecurityManager(var3);
}
}
}
第三步：ClassLoader.initSystemClassLoader()
说回ClassLoader.getSystemClassLoader()方法，初始化完成Launcher实例之后，下面就是初始化ClassLoader类中的SystemClassLoader了。
private static synchronized void initSystemClassLoader() {
//如果systemClassLoader没有被设置
if (!sclSet) {
if (scl != null)
throw new IllegalStateException("recursive invocation");
//获取Launcher
sun.misc.Launcher l = sun.misc.Launcher.getLauncher();
if (l != null) {
Throwable oops = null;
//获取Launcher的AppClassLoader
scl = l.getClassLoader();
try {
//使用SystemClassLoaderAction类暴露修改SystemClassLoader的功能给User
scl = AccessController.doPrivileged(
new SystemClassLoaderAction(scl));
} catch (PrivilegedActionException pae) {
oops = pae.getCause();
if (oops instanceof InvocationTargetException) {
oops = oops.getCause();
}
}
if (oops != null) {
if (oops instanceof Error) {
throw (Error) oops;
} else {
// wrap the exception
throw new Error(oops);
}
}
}
sclSet = true;
}
}
第四步：利用SystemClassLoaderAction修改AppClassLoader
SystemClassLoaderAction类不是内部类，它是ClassLoader平级的类，但不是public的。
class SystemClassLoaderAction
implements PrivilegedExceptionAction<ClassLoader> {
private ClassLoader parent;
SystemClassLoaderAction(ClassLoader parent) {
this.parent = parent;
}
public ClassLoader run() throws Exception {
//获取系统属性java.system.class.loader
String cls = System.getProperty("java.system.class.loader");
if (cls == null) {
//系统属性java.system.class.loader为空，返回默认的AppClassLoader【这种情况为默认情况】
return parent;
}
/**
* 若系统属性java.system.class.loader(设为X)不为空，反射获取x的class（X为二进制名字）
* 然后把X对应的类加载器反射初始化，设置为系统类加载器。
* 并将X设置为线程上下文类加载器。
* 注意这里的Class.forName(String name, boolean initialize, ClassLoader loader)方法
*/
Constructor<?> ctor = Class.forName(cls, true, parent)
.getDeclaredConstructor(new Class<?>[] { ClassLoader.class });
ClassLoader sys = (ClassLoader) ctor.newInstance(
new Object[] { parent });
Thread.currentThread().setContextClassLoader(sys);
return sys;
}
}
第五步：三个参数的Class.forName(String name, boolean initialize, ClassLoader loader)方法
- 参数1：类的全名
- 参数2：true表示初始化这个class，false表示不需初始化这个class
- 参数3：loader表示希望用哪个类加载器来加载该类
- 返回 ：代表这个名字的类的Class对象
Class.forName(String name, boolean initialize, ClassLoader loader)方法的部分JavaDoc文档：
* @param name fully qualified name of the desired class
* @param initialize if {@code true} the class will be initialized.
* See Section 12.4 of <em>The Java Language Specification</em>.
* @param loader class loader from which the class must be loaded
* @return class object representing the desired class
附
sun.misc.Launcher中的内部类
AppClassLoader
可以看到Launcher类中存在一个静态内部类AppClassLoader，其中包含如下方法，所以这就是该问题的答案：为何应用类加载器是从java.class.path路径中加载类？
public static ClassLoader getAppClassLoader(final ClassLoader var0) throws IOException {
final String var1 = System.getProperty("java.class.path");
final File[] var2 = var1 == null ? new File[0] : Launcher.getClassPath(var1);
return (ClassLoader)AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Launcher.AppClassLoader>() {
public Launcher.AppClassLoader run() {
URL[] var1x = var1 == null ? new URL[0] : Launcher.pathToURLs(var2);
return new Launcher.AppClassLoader(var1x, var0);
}
});
}
ExtClassLoader
Launcher类中还存在一个静态内部类ExtClassLoader，其中包含如下方法，在首次创建扩展类加载器的时候被调用，所以这就是该问题的答案：为何扩展类加载器是从java.ext.dirs路径中加载类？
private static File[] getExtDirs() {
String var0 = System.getProperty("java.ext.dirs");
File[] var1;
if (var0 != null) {
StringTokenizer var2 = new StringTokenizer(var0, File.pathSeparator);
int var3 = var2.countTokens();
var1 = new File[var3];
for(int var4 = 0; var4 < var3; ++var4) {
var1[var4] = new File(var2.nextToken());
}
} else {
var1 = new File[0];
}
return var1;
}
