代码改变世界

向真正Java高手请教ant构建工具的类装载器问题

2006-08-27 17:33  java ee spring  阅读(172)  评论(0编辑  收藏  举报

问题概述:每个ClassLoader本身只能分别加载特定位置和目录中的类,但是,ClassLoader被设计成了一种委托模式,使得某一个ClassLoader可以委托它的父级类装载器去加载类,从而让应用程序可以借助某一个子级的ClassLoader去多个位置和目录中进行类的加载。这就好比“儿子”除了可以花自己的钱,他还可以花“父亲”的钱,“父亲”又可以花“父亲的父亲”的钱,所以,最终能通过“儿子”花出去的钱包括他历代前辈的钱。类装载器一级级委托到BootStrap类加载器,当BootStrap无法加载当前所要加载的类时,然后才一级级回退到子孙类装载器去进行真正的加载。当回退到最初的类装载器时,如果它自己也不能完成类的装载,那就应报告ClassNotFoundException异常。
现在的问题是,我编写了一个类装载器去加载特定目录中的类,使用java.exe测试这个类加载器时,测试结果完全正常,可以看到委托效果。而我使用ant工具去调用测试程序时,结果就有点问题了,我编写的类装载器似乎并没有委托其父级类加载器去加载类,而总是自己加载。由于本人才学疏浅,且实在没有精力去研究ant工具的源码,无法了解其类加载内部细节,现在特针对这个问题,向真正的java高手们请教。为了便于高手们快速了解我的问题所在,也便于一些中手们学习,我写出了详细的实验步骤,对于java新手,建议不要参与讨论了,免得我耽误了您宝贵时间。

1.源程序:MainClass.java
package cn.itcast;
public class MainClass
{
 public static void main(String [] args)
 {
  ClassLoader loader = MainClass.class.getClassLoader();
  //打印出当前的类装载器,及该类装载器的各级父类装载器
  while(loader != null)
  {
   System.out.println(loader.getClass().getName());
   loader = loader.getParent();
  }
  //加载AuxiliaryClass类
  System.out.println(AuxiliaryClass.class.getName());
 }
  
}
源程序:AuxiliaryClass.java
package cn.itcast;
public class AuxiliaryClass
{
}

2.源文件及build结果文件的目录结构
    f:/project
        |__src
        |       |__cn
        |              |__itcast
        |                      |__MainClass.java
        |                      |__AuxiliaryClass.java
        |__build.xml
        |__classes
                 |__cn
                      |__itcast
                                  |__MainClass.class
                                  |__AuxiliaryClass.class
3.build.xml文件内容
<project name="antloader" default="run">
 <property name="classes.dir" value="classes" />
 <property name="src.dir" value="src" /> 

 <target name="init">
  <mkdir dir="${classes.dir}" />
 </target>

 <target name="compile" depends="init">
  <javac destdir="${classes.dir}" >
   <src path="${src.dir}" />
  </javac>
 </target>
 
 <target name="run" depends="compile">
  <java classname="cn.itcast.MyClassLoader">
   <classpath>
    <pathelement location="${classes.dir}"/>
   </classpath>
  </java>
 </target>
</project>
4.进入project目录中运行ant,执行结果正常,如下:
      org.apache.tools.ant.loader.AntClassLoader2
      sun.misc.Launcher$AppClassLoader
      sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
      cn.itcast.AuxiliaryClass
5.修改build.xml文件,将最后名称为“run”的target(执行目标)修改成如下形式,即不设置其中的<classpath>子元素。
 <target name="run" depends="compile">
  <java classname="cn.itcast.MyClassLoader">
   <!--classpath>
    <pathelement location="${classes.dir}"/>
   </classpath-->
  </java>
 </target>
再次执行ant,将报告如下错误信息
Could not find cn.itcast.MainClass. Make sure you have it in your classpath
        at org.apache.tools.ant.taskdefs.ExecuteJava.execute(ExecuteJava.java:170)
在执行ant的命令行窗口中设置classpath环境变量:
       set CLASSPATH=f:/project/classes;
再次执行ant,执行结果正常,如下:
java.net.URLClassLoader
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
cn.itcast.AuxiliaryClass
这个实验说明CLASSPATH环境变量对ant起了作用,并且在这种情况下,类的加载入器不再是org.apache.tools.ant.loader.AntClassLoader2,而是java.net.URLClassLoader。
6.修改build.xml文件,让ant生成的AuxiliaryClass.class文件与MainClass文件位于不同的目录中,即结果目录如下:
    f:/project
        |__src
        |     |__cn
        |           |__itcast
        |                  |__MainClass.java
        |                  |__AuxiliaryClass.java
        |__build.xml
        |__classes
        |         |__cn
        |             |__itcast
        |                     |__MainClass.class
        |__cn
                |__itcast
                         |__AuxiliaryClass.class
修改后的build.xml文件内容如下:
<project name="antloader" default="run">
 <property name="classes.dir" value="classes" />
 <property name="src.dir" value="src" /> 
 <property name="mainclass" value="cn.itcast.MainClass" /> 
 
 <target name="init">
  <mkdir dir="${classes.dir}" />
 </target>

 <target name="compile" depends="init">
  <javac destdir="${classes.dir}" >
   <src path="${src.dir}" />
   <include name="cn/itcast/MainClass.java" />
  </javac>
  <delete file="${classes.dir}/cn/itcast/AuxiliaryClass.class" />
  <javac destdir="." >
   <src path="${src.dir}" />
   <include name="cn/itcast/AuxiliaryClass.java" />
  </javac>
 </target>
 
 <target name="run" depends="clean,compile">
  <java classname="${mainclass}">
   <!--classpath>
    <pathelement location="${classes.dir}"/>
   </classpath-->
   <arg line="${arg0} ${arg1}" />
  </java>
 </target>
 
 <target name="clean">
  <delete dir="${classes.dir}" />
 </target>
 
</project>
因为第一个javac任务编译MainClass.java时,也会编译它引用的AuxiliaryClass.java文件,所以,增加了delete任务删除掉生成的AuxiliaryClass.class文件,然后再使用一个javac任务将AuxiliaryClass.java编译到另外一个目录中。java任务中也增加了一个<arg>子元素,用于为java虚拟机传递参数,在这一步暂时不需要这个元素,在下一步的实验中将使用这个元素。
再次执行ant,将报告如下错误信息
Could not find cn.itcast.Auxiliary. Make sure you have it in your classpath
        at org.apache.tools.ant.taskdefs.ExecuteJava.execute(ExecuteJava.java:170)
在执行ant的命令行窗口中设置classpath环境变量,将编译后生成的AuxiliaryClass.class类所在的目录也加入进CLASSPATH环境变量中:
       set CLASSPATH=f:/project/classes;f:/project;
再次执行ant,执行结果正常,如下:
java.net.URLClassLoader
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
cn.itcast.AuxiliaryClass
这个实验再次说明CLASSPATH环境变量对ant起了作用,将AuxiliaryClass.class放在了classpath环境变量指定的另外一个目录中,也可以被ant工具的java任务装载。
7.修改MainClass.java文件,让其扩展成一个类装载器,专门负责从一个特定的目录中去加载类。MainClass同时也作为一个启动运行类,在其main方法中通过MainClass这个类装载器加载AuxiliaryClass类。
源程序:MainClass.java
package cn.itcast;
import java.io.*;

public class MainClass extends ClassLoader
{
 private String path = null;
 public MainClass(String path)
 {
  //错误检查省略
  this.path = path;
 }

 protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException
 {
  try
  {
   File f = new File(path,name.substring(name.lastIndexOf('.')+1) + ".class");
   FileInputStream fis = new FileInputStream(f);
   ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
   int b = 0;
   while((b=fis.read()) != -1)
   {
    bos.write(b);
   }
   byte [] buf = bos.toByteArray();
   fis.close();
   bos.close();
   return defineClass(name,buf,0,buf.length);
  }catch(Exception e)
  {
   throw new ClassNotFoundException(name + "is not found!");
  }
 } 
 
 public static void main(String [] args) throws Exception
 {
  Class cls = new MainClass(args[1]).loadClass(args[0]);
  ClassLoader loader = cls.getClassLoader();
  //打印出的动态加载的AuxiliaryClass的类装载器,及该类装载器的各级父类装载器
  while(loader != null)
  {
   System.out.println(loader.getClass().getName());
   loader = loader.getParent();
  }
 }
  
}
按如下方式执行ant命令,其中第一个参数为要加载的类,第二个参数为到哪个目录中去加载如类。
ant -Darg0=cn.itcast.AuxiliaryClass -Darg1=cn/itcast
命令执行的结果为:
     cn.itcast.MainClass
     sun.misc.Launcher$AppClassLoader
     sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
从第一行打印的内容上可以看到:AuxiliaryClass类的类装载器为MainClass。这个结果与我的预期不同,因为按照类加载器的委托机制,MailClass类加载器将先委托其父级类装载器AppClassLoader加载AuxiliaryClass,而AuxiliaryClass所在的目录f:/project已经在第6步中加入到了Classpath环境变量当中,AppClassLoader可以成功加载AuxiliaryClass,所以,第一行打印出来的类装载器应该是AppClassLoader。为了印证我的想法,我改用java.exe来执行上面的程序:
java cn.itcast.MainClass cn.itcast.AuxiliaryClass cn/itcast
执行结果如下:
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
可见,使用java.exe执行上面的程序时,AuxiliaryClass类的类装载器确实是MailClass类加载器的父级类加载器AppClassLoader。这就是我这次问题的内容:为什么在ant环境下运行,MailClass类加载器没有委托其父级类装载器AppClassLoader加载AuxiliaryClass类,而是自己加载了呢?就这个问题,本人向真正的Java高手们请教?请您帮忙解释一下原因。
8.为了印证类加载器的委托机制,我们重新设置CLASSPATH环境变量,该环境变量不再包含AuxiliaryClass所在的目录f:/project。
set CLASSPATH=f:/project/classes;
用cd命令进入f:/目录(避免当前目录的干扰),接着重复执行如下的java命令:
java cn.itcast.MainClass cn.itcast.AuxiliaryClass project/cn/itcast
执行结果如下:
cn.itcast.MainClass
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
可见,这次AuxiliaryClass类的类装载器是MailClass类,这是因为MailClass类装载器的父级类加载器AppClassLoader找不到AuxiliaryClass类,加载过程又退回到MailClass类装载器,MailClass类装载器从project/cn/itcast目录中成功找到AuxiliaryClass类,所以,这次打印出的类装载器为MailClass。