一、从java类加载机制说起
java中的类加载器负载加载来自文件系统、网络或者其他来源的类文件。jvm的类加载器默认使用的是双亲委派模式。三种默认的类加载器Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader和System ClassLoader(Application ClassLoader)每一个类加载器都确定了从哪些位置加载文件。于此同时我们也可以通过继承java.lang.classloader实现自己的类加载器。
- Bootstrap ClassLoader:负责加载JDK自带的rt.jar包中的类文件,是所有类加载的父类
- Extension ClassLoader:负责加载java的扩展类库从jre/lib/ect目录或者java.ext.dirs系统属性指定的目录下加载类,是System ClassLoader的父类加载器
- System ClassLoader:负责从classpath环境变量中加载类文件
1.1 双亲委派模型
当一个类加载器收到类加载任务时,会先交给自己的父加载器去完成,因此最终加载任务都会传递到最顶层的BootstrapClassLoader,只有当父加载器无法完成加载任务时,才会尝试自己来加载。
具体:根据双亲委派模式,在加载类文件的时候,子类加载器首先将加载请求委托给它的父加载器,父加载器会检测自己是否已经加载过类,如果已经加载则加载过程结束,如果没有加载的话则请求继续向上传递,直至Bootstrap ClassLoader。如果请求向上委托过程中,如果始终没有检测到该类已经加载,则Bootstrap ClassLoader开始尝试从其对应路劲中加载该类文件,如果失败则由子类加载器继续尝试加载,直至发起加载请求的子加载器为止。
采用双亲委派模式可以保证类型加载的安全性,不管是哪个加载器加载这个类,最终都是委托给顶层的BootstrapClassLoader来加载的,只有父类无法加载时,自己才尝试加载,这样就可以保证任何的类加载器最终得到的都是同样一个Object对象
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) {
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// 首先,检查该类是否已经被加载,如果从JVM缓存中找到该类,则直接返回
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
try {
// 遵循双亲委派的模型,首先会通过递归从父加载器开始找,
// 直到父类加载器是BootstrapClassLoader为止
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {}
if (c == null) {
// 如果还找不到,尝试通过findClass方法去寻找
// findClass是留给开发者自己实现的,也就是说
// 自定义类加载器时,重写此方法即可
c = findClass(name);
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
1.2 双亲委派模型缺陷
在双亲委派模型中,子类加载器可以使用父类加载器已经加载的类,而父类加载器无法使用子类加载器已经加载的。这就导致了双亲委派模型并不能解决所有的类加载器问题。
案例:Java 提供了很多服务提供者接口(Service Provider Interface,SPI),允许第三方为这些接口提供实现。常见的 SPI 有 JDBC、JNDI、JAXP 等,这些SPI的接口由核心类库提供,却由第三方实现,这样就存在一个问题:SPI 的接口是 Java 核心库的一部分,是由BootstrapClassLoader加载的;SPI实现的Java类一般是由AppClassLoader来加载的。BootstrapClassLoader是无法找到 SPI 的实现类的,因为它只加载Java的核心库。它也不能代理给AppClassLoader,因为它是最顶层的类加载器。也就是说,双亲委派模型并不能解决这个问题。
1.3 使用线程上下文类加载器(ContextClassLoader)加载
如果不做任何的设置,Java应用的线程的上下文类加载器默认就是AppClassLoader。在核心类库使用SPI接口时,传递的类加载器使用线程上下文类加载器,就可以成功的加载到SPI实现的类。线程上下文类加载器在很多SPI的实现中都会用到。
通常我们可以通过Thread.currentThread().getClassLoader()和Thread.currentThread().getContextClassLoader()获取线程上下文类加载器。
1.4 使用类加载器加载资源文件,比如jar包
类加载器除了加载class外,还有一个非常重要功能,就是加载资源,它可以从jar包中读取任何资源文件,比如,ClassLoader.getResources(String name)方法就是用于读取jar包中的资源文件。
//获取资源的方法
public Enumeration<URL> getResources(String name) throws IOException {
Enumeration<URL>[] tmp = (Enumeration<URL>[]) new Enumeration<?>[2];
if (parent != null) {
tmp[0] = parent.getResources(name);
} else {
tmp[0] = getBootstrapResources(name);
}
tmp[1] = findResources(name);
return new CompoundEnumeration<>(tmp);
}
它的逻辑其实跟类加载的逻辑是一样的,首先判断父类加载器是否为空,不为空则委托父类加载器执行资源查找任务,直到BootstrapClassLoader,最后才轮到自己查找。而不同的类加载器负责扫描不同路径下的jar包,就如同加载class一样,最后会扫描所有的jar包,找到符合条件的资源文件。
// 使用线程上下文类加载器加载资源
public static void main(String[] args) throws Exception{
// Array.class的完整路径
String name = "java/sql/Array.class";
Enumeration<URL> urls = Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResources(name);
while (urls.hasMoreElements()) {
URL url = urls.nextElement();
System.out