文章目录
- 一、什么是类加载器
- 二、类加载器的应用场景
- 三、类加载器的分类
- 1、分类
- 2、启动类加载器
- 3、Java中的默认类加载器
- (1)扩展类加载器
- (2)应用程序类加载器
- (3)arthas中类加载器相关的功能
- 四、双亲委派机制
- 1、介绍
- 2、双亲委派的作用
- (1)保证类加载的安全性
- (2)避免重复加载
- 3、Java中如何使用代码方式去主动加载一个类
- 4、类加载器
- (1)介绍
- (2)arthas中类加载器相关的功能
- 五、打破双亲委派机制
- 1、打破双亲委派机制的三种方式
- (1)自定义类加载器
- (2)线程上下文类加载器
- (3)Osgi框架的类加载器
- 六、JDK9之后的类加载器
一、什么是类加载器
类加载器(ClassLoader)是Java虚拟机提供给应用程序去实现获取类和接口字节码数据的技术。类加载器只参与加载过程总的字节码获取并加载到内存这一部分。
二、类加载器的应用场景
三、类加载器的分类
1、分类
- 类加载器分为两类,一类是Java代码中实现的,一类是Java虚拟机底层源码实现的。
- 类加载器的设计JDK8和8之后的版本差别较大,JDK8及之前的版本默认的类加载器有如下几种:
- 类加载器的详细信息可以通过Arthas classloader命令查看:classloader - 查看classloader的继承树,urls,类加载信息,使用classloader去getResource。
2、启动类加载器
- 启动类加载器(Boostrap ClassLoader)是由HotSpot虚拟机提供的、使用C ++编写的类加载器。
- 默认加载Java安装目录/jre/lib下的类文件,比如rt.jar,tool.jar,resource.jar等。
通过启动类加载器去加载用户jar包: - 放入jre/lib下进行扩展:不推荐,尽可能不要去更改JDK安装目录中的内容,会出现即使放进去由于文件名不匹配的问题也不会正常被加载。
- 使用参数进行扩展:推荐,使用-Xbootclasspath/a:jar包目录/jar包名,进行扩展。
3、Java中的默认类加载器
- 扩展类加载器和应用程序类加载器都是JDK中提供的、使用Java编写的类加载器。
- 他们的源码都位于sun.misc.Launcher中,是一个静态内部类。继承自URLClassLoader。具备通过目录或者指定jar包将字节码文件加载到内存中。
(1)扩展类加载器
- 扩展类加载器(Extension Class Loader)是JDK中提供的、使用Java编写的类加载器。
- 默认加载Java安装目录/jre/lib/ext下的类文件。
通过扩展类加载器去加载用户jar包:
- 放入/jre/lib/ext下进行扩展:不推荐,尽可能不要去更改JDK安装目录中的内容。
- 使用参数进行扩展:推荐,使用**-Djava.ext.dirs=jar包目录**,进行扩展,这种方式会覆盖原始目录,可以用;(windows)、:(macos/linux)追加原始目录。
(2)应用程序类加载器
加载classpath下的类文件。
(3)arthas中类加载器相关的功能
类加载器的加载路径可以通过classloader -c hash值查看:
四、双亲委派机制
1、介绍
由于Java虚拟机中有多个类加载器,双亲委派机制的核心是解决一个类到底由谁加载的问题。双亲委派机制指的是:当一个类加载器收到加载类的任务时,会自底向上查找是否加载过,再由顶向下进行加载。向上查找如果已经加载过,就直接返回Class对象,加载过程结束。这样就能避免一个类重复加载。如果所有的父类加载器都无法加载该类,则由当前类加载器自己尝试加载。所以看上去是指顶向下尝试加载。
2、双亲委派的作用
(1)保证类加载的安全性
通过双亲委派机制避免恶意代码替换JDK中的核心类库,比如java.lang.String,确保核心类库的完整性和安全性。
(2)避免重复加载
双亲委派机制可以避免同一个类被多次加载。
3、Java中如何使用代码方式去主动加载一个类
- 使用Class.forName方法,使用当前类的类加载器去加载指定的类。
public static Class<?> forName(String className)throws ClassNotFoundException {Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);}private static native Class<?> forName0(String name, boolean initialize,ClassLoader loader,Class<?> caller)throws ClassNotFoundException;
- 获取到类加载器,通过类加载器的loadClass方法指定某个类加载器加载。
4、类加载器
(1)介绍
每个Java实现的类加载器中保存了一个成员变量叫“父”类加载器,可以理解为他的上级,不是继承关系。
- 应用程序类加载器的parent父类加载器时扩展类加载器,而扩展类加载器parent是空,但是在逻辑上,扩展类加载器依然会把启动类加载器当成父类加载器处理。
- 启动类加载器使用C++编写,没有父类加载器。
下面体现了启动类加载器、扩展类加载器和应用程序类加载器的层级关系。
(2)arthas中类加载器相关的功能
类加载器的父子关系可以通过classloader -t查看
五、打破双亲委派机制
1、打破双亲委派机制的三种方式
(1)自定义类加载器
- 自定义类加载器并且重写loadClass方法,就可以将双亲委派机制的代码去除。
- Tomcat通过这种方式实现应用之间的类隔离。
- Tomact使用了自定义类加载器来实现应用之间类的隔离。每个应用会有一个独立的类加载器加载对应的类。
- Tomact使用了自定义类加载器来实现应用之间类的隔离。每个应用会有一个独立的类加载器加载对应的类。
- 先来分析ClassLoader的原理,ClassLoader中包含了4个核心方法。
- 双亲委派机制的核心代码位于loadClass方法中。
- 阅读双亲委派机制的核心代码,分析如何通过自定义的类加载器打破双亲委派机制。
- 打破双亲委派机制就是将下边的一段代码重新实现。
自定义类加载器默认的父类加载器:
-
以JDK8为例,ClassLoader类中提供了构造方法设置parent的内容。
-
这个构造方法由另外一个构造方法调用,其中父类加载器由getSystemClassLoader方法设置,该方法返回的是AppClassLoader。
两个自定义类加载器加载相同限定名类不会冲突:
- 在同一个Java虚拟机中,只有相同了加载器+相同的类限定名才会被认为是同一个类。
- 在Arthas中使用sc -d 类名的方式查看具体的情况。
(2)线程上下文类加载器
利用上下文类加载器加载类,比如JDBC和JNDI。
(3)Osgi框架的类加载器
历史上Osgi框架实现了一套新的类加载机制,允许同级之间委托进行类的加载。
六、JDK9之后的类加载器
- 由于JDK9引入了module的概念,类加载器在设计上发生了很多的变化。
- 启动类加载器使用Java编写,位于jdk.internal.loader.ClassLoaders类中。java中的BootClassLoader继承自BuiltinClassLoader实现从某块中找到要加载的字节码资源文件。启动类加载器依然无法通过java代码获取到,返回的仍然是null,保持了统一。
- 启动类加载器使用Java编写,位于jdk.internal.loader.ClassLoaders类中。java中的BootClassLoader继承自BuiltinClassLoader实现从某块中找到要加载的字节码资源文件。启动类加载器依然无法通过java代码获取到,返回的仍然是null,保持了统一。
- 扩展类加载器被替换成了平台类加载器(Platform Class Loader)。平台类加载器遵循模块化方式加载字节码文件,所以继承关系从URLClassLoader变成了BuiltinClasLoader,BuiltinClasLoader实现了从模块中加载字节码文件。平台类加载器的存在更多的是为了与老版本的设计方案兼容,自身没有特殊的逻辑。