Java类加载器(死磕5)

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Java类加载器( CLassLoader ) 死磕5:

自定义一个文件系统classLoader

5.1. 自定义类加载器的基本流程
5.2. 入门案例：自定义文件系统类加载器
5.3. 案例的环境配置
5.4 FileClassLoader 案例实现步骤
5.5. FileClassLoader 的类设计
5.6. FileClassLoader 的源码
5.7. FileClassLoader 的使用
5.8. 不同类加载器的命名空间关系
5.9. 自定义加载器的两个要点

说明：本文会以pdf格式持续更新，更多最新尼恩3高pdf笔记，请从下面的链接获取：语雀或者码云

1.1. 自定义classLoader

不管是Bootstrap ClassLoader还是ExtClassLoader等，这些类加载器都只是加载指定的目录下的jar包或者资源。

要实现其他的途径的类加载，比如从D盘某个文件夹加载一个class文件，或者从网络上下载class主内容然后再进行加载，就需要我们自定义一个classloader。

1.1.1. 自定义类加载器的基本流程

实际上，除了和本地实现密切相关的Bootstrap启动类加载器之外，包括Extention标准扩展类加载器和AppClassLoader应用类加载器在内的所有其他类加载器，都可以当做自定义类加载器来对待。

前面的内容中已经对java.lang.ClassLoader抽象类中的loadClass方法做了介绍，在此方法中，如果所有的上层类加载器都没有加载成功，则调用本类加载器的findClass（）方法，在自己的地盘，获取对应的字节码，并完成字节码到类的转变，并且将class加载到缓存中。这个findClass（）方法，就是自定义加载器的关键。

实现一个自定义加载器，总体来说，分成三步：

（1）在自己的地盘，获取对应的字节码；

（2）并完成字节码到类的转变；

（3）将class加载到缓存中；

前面两步，需要在findClass（）方法中完成。

废话少说，先看一个简单实例。

1.1.2. 入门案例：自定义文件系统类加载器

在宠物店的案例中，如果需要装载第三方的宠物库，并且第三方宠物库的类路径非常灵活。

现在需要设计自定义加载器，按照需要，从第三方库的加载宠物到内存。这里设计一个自定义加载类FileClassLoader。

在设计FileClassLoader之前，先交代一下第三方的宠物类LittleDog ，为了演示，和之前的Dog类代码99%相同的。

LittleDog 的代码如下：

package com.crazymakercircle.annoDemo;

.......

public class LittleDog implements IPet{
//宠物编号
private static int dogNo;
protected String name;
protected int age;

//无参构造器
public LittleDog() {
    dogNo++;
    name="LittleDog-"+ dogNo;
    age = RandomUtil.randInMod(20);
}

@Tanscation
public LittleDog sayHello() {
    Logger.info("嗨，大家好！我是" + name);
    return this;
}

@Tanscation
public LittleDog sayAge() {
    Logger.info("我是" + name + ",我的年龄是：" + age);
    return this;
  }
}

至此，一个简单的第三方类——LittleDog宠物类，已经介绍完毕。

下面看看本案例所涉及到的路径，和其他的环境配置。

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1.1.3. 案例的环境配置

这个类的名字，在System.properties 配置文件的配置项为：

pet.dog.class=com.crazymakercircle.otherPet.pet.LittleDog

编译完成之后，存在在一个独立的路径中。

这个第三方类库的路径，为了可以灵活多变，并且与源代码工程的输出路径相不能相同，也在System.properties 配置文件增加配置项，具体为：

class.server.path=D:/疯狂创客圈 死磕java/code/out2/

为这方便读取，给这个两个配置项，增加其在对应在SystemConfig 配置类中的常量，具体如下：

package com.crazymakercircle.config;
@ConfigFileAnno(file = "/system.properties")
public class SystemConfig extends ConfigProperties
{
............
//第三方的类路径
@ConfigFieldAnno(proterty = "class.server.path")
public static String CLASS_SERVER_PATH;
//宠物狗的类型
@ConfigFieldAnno(proterty = "pet.dog.class")
public static String PET_DOG_CLASS;
............
}

编译完成LittleDog类后，将.class文件，复制到配置项%class.server.path% 所在的目录下。

至此，环境配置已经交代完毕。

下面马上进入正题。

1.1.4. FileClassLoader 案例实现步骤

自定义类加载器，首先要继承ClassLoader抽象类，并且重写其findClass()方法。

在重写的findClass()方法中，完成以下三步：

（1）在自己的地盘（查找路径），获取对应的字节码；

（2）并完成字节码到Class类对象的转变；

（3）返回Class类对象。

接下来，findClass()方法返回Class类对象之后，ClassLoader抽象类的代码，会将新返回Class类对象加载到缓存中，这个工作由抽象类ClassLoader加载器去完成。

1.1.5. FileClassLoader 的类设计

这里的自定义加载的名称为——FileClassLoader。

类图如下：

FileClassLoader的成员属性rootDir，用来存着自己的查找路径。当加载一个类时，如果所有的双亲加载器都没有加载到，就去rootDir下查找。

FileClassLoader重写了的findClass()方法。在这个重写方法中，首先会调用getClassData，在自己的地盘（查找路径），获取对应的字节码，返回字节码的二进制数组。

FileClassLoader增加了的getClassData()方法，这是其自己的私有方法。主要是找到类的二进制class文件，然后通过读取文件流的方式，读取文件的字节码，供findClass()重写方法使用。

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1.1.6. FileClassLoader 的源码

简单粗暴，直接上源码。

package com.crazymakercircle.classLoader;



import java.io.*;

public class FileClassLoader extends ClassLoader {
  private String rootDir;
  public FileClassLoader(String rootDir) {
    this.rootDir = rootDir;
  }
  public FileClassLoader(ClassLoader parent,String rootDir) {
    super(parent);
    this.rootDir = rootDir;
  }

@Override
protected Class<span style="color: rgb(0, 0, 255);">&lt;?</span>&gt; findClass(String name) 
throws ClassNotFoundException
{
    byte[] classData = getClassData(name);
    if (classData == null) {
        throw new ClassNotFoundException();
    } else {
        return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
    }
}

protected byte[] getClassData(String className)
{
    String path = classNameToPath(className);
    try {
        InputStream ins = new FileInputStream(path);
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        int bufferSize = 4096;
        byte[] buffer = new byte[bufferSize];
        int bytesNumRead = 0;
        while ((bytesNumRead = ins.read(buffer)) != -1) {
            baos.write(buffer, 0, bytesNumRead);
        }
        return baos.toByteArray();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}

protected String classNameToPath(String className) {
    return rootDir + File.separatorChar
            + className.replace('.', File.separatorChar) + ".class";
  }
}

案例路径：com.crazymakercircle.classLoader.ClassLoader

案例提示：无编程不创客、无案例不学习。一定记得看案例哦

上面的findClass()方法中，了调用defineClass()方法。这个方法是基类ClassLoader的方法，其作用是，将字节码导入到JVM的方法区内存，完成Class类对象加载、验证、准备、解析四步工作。这个方法在编写自定义class loader的时候非常重要，它能将class二进制内容转换成Class对象，如果不符合要求的会抛出各种异常。

总结一下，自定义加载器的步骤为：

（1）编写一个类继承自ClassLoader抽象类。

（2）重写它的findClass()方法。

（3）在自己的地盘，获取对应的字节码；

（4）调用defineClass()方法，将字节码加载成Class对象，并且返回。

1.1.7. FileClassLoader 的使用

简单粗暴，先上代码：

public class FileLoaderDemo
{
  public static void useFileLoader() {
    try {
        String baseDir = SystemConfig.CLASS_SERVER_PATH;
        FileClassLoader fileClassLoader = new FileClassLoader(baseDir);
        String className =SystemConfig.PET_DOG_CLASS;
        Class dogClass = fileClassLoader.loadClass(className);
        Logger.info("显示dogClass的ClassLoader =&gt;");
        ClassLoaderUtil.showLoader4Class(dogClass);
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

public static void main(String[] args) {
    useFileLoader();
  }
}

上面的例子中，所加载的类为：

pet.dog.class=com.crazymakercircle.otherPet.pet.LittleDog

这个类是提前编译完成之后，放置在在一个独立的路径中，这个路径为：

class.server.path=D:/疯狂创客圈死磕java/code/out2/

需要注意的是，这个路径不包括在当前工程的类路径%java.class.path%中。否则，自定义的加载器，是铁定加载不到的。

为什么呢？

依据双亲委托机制，包括在当前工程的类路径%java.class.path%中的类，会优先被AppClassLoader加载。因为自定义加载器的parent，默认就是AppClassLoader。

案例路径：com.crazymakercircle.classLoaderDemo.base.FileLoaderDemo

案例提示：无编程不创客、无案例不学习。一定要跑案例哦

运行的结果是：

  showLoaderTree |>  com.crazymakercircle.classLoader.FileClassLoader@2a18f23c

  showLoaderTree |&gt;  sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

  showLoaderTree |&gt;  <a href="mailto:sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@6fdb1f78">sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@6fdb1f78</a>

1.1.8. 不同类加载器的命名空间关系

同一个命名空间内的类是相互可见的。子加载器的命名空间包含所有父加载器的命名空间。因此子加载器加载的类能看见父加载器加载的类。例如系统类加载器加载的类能看见根类加载器加载的类。

由父加载器加载的类不能看见子加载器加载的类。

如果两个加载器之间没有直接或间接的父子关系，那么它们各自加载的类相互不可见。当两个不同命名空间内的类相互不可见时，可以采用Java的反射机制来访问实例的属性和方法。

这里，需要说明一下 Java 虚拟机是如何判定两个 Java 类是相同的。Java 虚拟机不仅要看类的全名是否相同，还要看加载此类的类加载器是否一样。只有两者都相同的情况，才认为两个类是相同的。

即便是同样的字节代码，被不同的类加载器加载之后所得到的类，也是不同的。

下面看一段代码：

package com.crazymakercircle.classLoaderDemo.base;
public class LoaderedCompare
{

public static void  showClassSame() {
    try {
        String baseDir = SystemConfig.CLASS_SERVER_PATH;
        FileClassLoader fileClassLoader = new FileClassLoader(baseDir);
        String className =SystemConfig.PET_DOG_CLASS;
        Class dogClass = fileClassLoader.loadClass(className);
        FileClassLoader classLoader2 = new FileClassLoader(baseDir);
        Class dogClass2 = classLoader2.loadClass(className);
        Logger.info("dogClass2.equals(dogClass) =&gt; ");
        Logger.info( dogClass2.equals(dogClass));
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

public static void main(String[] args) {
    showClassSame();
  }
}

案例路径：com.crazymakercircle.classLoaderDemo.base.LoaderedCompare

案例提示：无编程不创客、无案例不学习。一定要跑案例哦

运行的结果是：

showClassSame |>  dogClass2.equals(dogClass) =>
showClassSame |>  false

上面的例子中，加载的是同样的字节码文件。甚至两个加载都是同一个类，只是是两个不同的类加载器对象。但是，加载完成之后，在内存中的Class对象，是不一样的。

1.1.9. 自定义加载器的两个要点

要点一：

如果一个自定义加载器创建时如果没有指定parent，那么它的parent默认就是AppClassLoader。

为什么呢？

原因是：如果默认的parent父加载器是AppClassLoader，这样就能够保证它能访问系统内置加载器加载成功的class文件。

要点二：

一般尽量不要重写ClassLoader抽象类的loadClass()方法，破坏其中的双亲委托的程序逻辑。

在JVM规范和JDK文档中（1.2或者以后版本中），都没有建议用户重写loadClass()方法，相比而言，明确提示开发者在开发自定义的类加载器时重写findClass()逻辑。

源码：

代码工程: classLoaderDemo.zip

下载地址：下面链接获取。

疯狂创客圈：如果说Java是一个武林，这里的聚集一群武痴，交流编程体验心得

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posted @ 2018-10-22 20:03 疯狂创客圈阅读(1597) 评论(0) 编辑收藏举报

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Java类加载器(死磕5)

1.1. 自定义classLoader

1.1.1. 自定义类加载器的基本流程

1.1.2. 入门案例：自定义文件系统类加载器

1.1.3. 案例的环境配置

1.1.4. FileClassLoader 案例实现步骤

1.1.5. FileClassLoader 的类设计

1.1.6. FileClassLoader 的源码

1.1.7. FileClassLoader 的使用

1.1.8. 不同类加载器的命名空间关系

1.1.9. 自定义加载器的两个要点

要点一：

要点二：

源码：

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