java-类加载器

 

类加载器

用来加载Java类到Java虚拟机中。一般来说，Java虚拟机使用Java类的方式如下：Java 源程序（.java 文件）在经过Java编译器编译之后就被转换成字节码（.class 文件）。类加载器就是负责读取Java字节代码，并转换成 java.lang.Class类的一个实例。

Java应用环境中不同的class分别由不同的ClassLoader负责加载。
一个jvm中默认的类加载器有Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、App ClassLoader：

• 引导类加载器Bootstrap ClassLoader     负责加载Java基础类，主要是 %JRE_HOME/lib/ 目录下的rt.jar、resources.jar、charsets.jar和class等。
• 扩展类加载器Extension ClassLoader     负责加载Java扩展类，主要是 %JRE_HOME/lib/ext 目录下的jar和class。
• 应用类加载器App ClassLoader             负责加载当前Java应用的classpath中的所有类。 

 

类加载器的委托机制

当Java虚拟机要加载一个类时，到底派出哪个类加载器去加载呢？每个ClassLoader本身只能分别加载特定位置和目录中的类，但它们可以委托其他的类装载器去加载类，这就是类加载器的委托模式。

加载过程中会先检查类是否被已加载，检查顺序是自底向上，从Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐层检查，只要某个classloader已加载就视为已加载此类，保证此类只所有ClassLoader加载一次。

而加载的顺序是自顶向下，也就是由上层来逐层尝试加载此类。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。

JVM的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的，类的层次关系和加载顺序可以由下图来描述：

 

自定义类加载器

由于一些特殊的需求，我们可能需要定制ClassLoader的加载行为，这时候就需要自定义ClassLoader了。自定义ClassLoader需要继承ClassLoader抽象类，重写findClass方法。这个方法定义了ClassLoader查找class的方式。因为类加载器是基于委托机制，它会自动向父类加载器委托，如果父类没有找到，就会再去调用我们重写的findClass方法加载。          

1.定义一个需要被加载的类

import java.util.Date;
public class ClassTest extends Date{
    public Sting toSring() {
        return"hello,java!";
    }
}

 

2.定义一个用来加密字节码的类

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;

public class ClassEncrypt extends MyClassLoader{
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //要加密的字节码文件路径
        String srcPath="F:\\Workspaces\\MyEclipse 10\\classload\\bin\\test_classload\\ClassTest.class";
        //加密之后输出的字节码文件路径
        String destPath="F:/ClassTest.class";
        FileInputStream fis=new FileInputStream(srcPath);
        FileOutputStream ofs=new FileOutputStream(destPath);
        cypher(fis, ofs);
        fis.close();
        ofs.close();
    }   
    //按字节异或
    private static void cypher(InputStream in,OutputStream out) throws IOException{
        int b=-1;
        while((b=in.read())!=-1){
            out.write(b^0xff);
        }
    }
}

3.自定义类加载器

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;

public class MyClassLoader extends ClassLoader{
    
    @SuppressWarnings("deprecation")
    @Override
    protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        try {
            //需要加载的.class字节码的位置
            String classPath="D:/ClassTest.class";
            
            FileInputStream fis=new FileInputStream(classPath);
            ByteArrayOutputStream bos=new ByteArrayOutputStream();
            cypher(fis, bos);
            fis.close();
            byte[] bytes=bos.toByteArray();
            return defineClass(bytes, 0, bytes.length);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return super.findClass(name);
    }
    
    private static void cypher(InputStream in,OutputStream out) throws IOException{
        int b=-1;
        while((b=in.read())!=-1){
            out.write(b^0xff);
        }
    }
}

4.测试类

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Date;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class clazz=new MyClassLoader().loadClass("test_classload.ClassTest");
        //父类引用
        Date d1 =  (Date)clazz.newInstance();
        System.out.println(d1);
        //反射调用
        Method m1 = Class.forName("test_classload.ClassTest").getMethod("toString", null);
        System.out.println(m1.invoke(Class.forName("test_classload.ClassTest").newInstance(), null));
        
    }
}