JVM自定义类加载器及问题
在看神书《深入理解Java虚拟机》时，看到类加载部分，对如何自定义一个类加载器来，加载自己想要的加载的类产生了兴趣，所以研究了一下。参考了一下网上的其他的文章 ，记录一下。
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首先为什么要自定义类加载器呢
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我们需要的类不一定存放在已经设置好的classpath下(由系统类加载器AppClassLoader加载的路径)，对于自定义路径中的class类文件的加载，我们需要自己的ClassLoader
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有时我们不一定是从类文件中读取类，可能是从网络的输入流中读取类，这就需要做一些 加密和解密操作，这就需要自己实现加载类的逻辑，当然其他的特殊处理也同样适用。
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可以定义类的实现机制，实现类的热部署,如OSGi中的bundle模块就是通过实现自己的ClassLoader实现的。
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一些软件设计时为了实现更好的功能和设计思想。如tomcat
tomcat使用自定义类加载器的原因：
- 要保证部署在tomcat上的每个应用依赖的类库相互独立，不受影响。
- 由于tomcat是采用java语言编写的，它自身也有类库依赖，为了安全考虑，tomcat使用的类库要与部署的应用的类库相互独立。
- 有些类库tomcat与部署的应用可以共享，比如说servlet-api，使用maven编写web程序时，servlet-api的范围是provided，表示打包时不打包这个依赖，因为我们都知道服务器已经有这个依赖了。
- 部署的应用之间的类库可以共享。这听起来好像与第一点相互矛盾，但其实这很合理，类被类加载器加载到虚拟机后，会生成代表该类的class对象存放在永久代区域，这时候如果有大量的应用使用spring来管理，如果spring类库不能共享，那每个应用的spring类库都会被加载一次，将会是很大的资源浪费。
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类是如何被加载到JVM的？
在jdk中，是通过ClassLoader来加载jdk的系统类和用户类路径下（classpath）的类的。
在ClassLoader中的loadClass方式，实现了类的加载逻辑，即非常有名的双亲委类加载模式。
工作过程如下：
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当前类加载器从自己已经加载的类中查询是否此类已经加载，如果已经加载则 直接返回原来已经加载的类。
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如果没有找到，就去委托父类加载器去加载。父类加载器也会采用同样的策略，查看自己已经加载过的类中是否包含这个类，有就返回，没有就委托父类的父类去加载，一直到启动类加载器。因为如果父加载器为空了，就代表使用启动类加载器作为父加载器去加载。
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如果启动类加载器加载失败（例如在$JAVA_HOME/jre/lib里未查找到该class），则会抛出一个异常ClassNotFoundException，然后再调用当前加载器的findClass()方法进行加载。
代码如下，可简单看下：
protected synchronized Class<?> loadClass ( String name , boolean resolve ) throws ClassNotFoundException{ //检查指定类是否被当前类加载器加载过 Class c = findLoadedClass(name); if( c == null ){//如果没被加载过，委派给父加载器加载 try{ if( parent != null ) c = parent.loadClass(name,resolve); else c = findBootstrapClassOrNull(name); }catch ( ClassNotFoundException e ){ //如果父加载器无法加载 } if( c == null ){//父类不能加载，由当前的类加载器加载 c = findClass(name); } } if( resolve ){//如果要求立即链接，那么加载完类直接链接 resolveClass(); } //将加载过这个类对象直接返回 return c; }如果想要加载的类不是jdk的系统类或者classpath下的用户类，即上面第1条中说的情况，那么类加载器是无法记载的，就会进入如下逻辑。
//父类不能加载，由当前的类加载器加载 if( c == null ){ c = findClass(name); }附上findClass方法
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { throw new ClassNotFoundException(name); }从此段代码可以看出，如果没有重写此方法，那么会直接抛出ClassNotFoundException异常。类加载失败。所以这时候如果要加载这个类，那么就需要重写findClass方法。
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如何重写findClass来实现一个自己的类加载器？
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首先创建一个非jdk的系统类路径和非classpath路径和的外部class文件。
为了方便，在D盘根目录下创建一个.java文件。
注意：不要在你的ide中创建，否则会在运行程序的时候被编译到用户类路径（classpath）下，那么还是会被AppClassLoader加载，除非创建此类生成此类class文件后，删掉此类的.java和.class文件，再运行自定义类加载器
// 定义一个包路径 package com.jvm.test; /** * @author: yhl * @DateTime: 2019/12/5 9:41 * @Description: 定义类 */ public class People { }在此目录下shift+鼠标右击，选择打开cmd（win10为Powershell）。运行java命令生成.class文件。
javac -encoding utf-8 .\Test.java查看此目录，已经生成了Test.class文件
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创建自己的类加载器加载Test.class文件。 代码如下：
/** * Author: yhl * DateTime: 2019/12/4 21:12 * Description: 自定义类加载 * 需要继承ClassLoader，重写findClass */ public class TestClassLoader extends ClassLoader { /** * * * 此路径即时想要加载的外部class路径 */ private String filePath; TestClassLoader(String filePath){ this.filePath = filePath; } @Override protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { File file = new File(filePath); try { byte[] bytes = getClassBytes(file); // 如果读取的.class文件为空，则抛出ClassNotFoundException异常 if (bytes == null) { throw new ClassNotFoundException(); } //defineClass方法可以把二进制流字节组成的文件转换为一个java.lang.Class Class<?> c = this.defineClass(name, bytes, 0, bytes.length); return c; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return super.findClass(name); } private byte[] getClassBytes(File file) throws Exception { // 这里要读入.class文件的字节，因此要使用字节流 FileInputStream fis = new FileInputStream(file); FileChannel fc = fis.getChannel(); ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); WritableByteChannel wbc = Channels.newChannel(baos); ByteBuffer by = ByteBuffer.allocate(1024); while (true) { int i = fc.read(by); if (i == 0 || i == -1) break; by.flip(); wbc.write(by); by.clear(); } fis.close(); return baos.toByteArray(); } public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException { // 创建自定义加载器实例 TestClassLoader mcl = new TestClassLoader("D:/Test.class"); // classPackage为自定义的class中的包路径 String classPackage = "com.jvm.test.Test"; // 通过自定义类加载器加载此class, // Class<?> obj = Class.forName(classPackage, true, mcl).newInstance(); Object obj = mcl.loadClass(classPackage).newInstance(); // 打印加载的类对象 System.out.println(obj); // 打印加载此类的类加载器 System.out.println(obj.getClass().getClassLoader());//打印出我们的自定义类加载器 } }打印结果如下：
com.jvm.test.Test@63961c42 com.boot.demo.jvm.TestClassLoader@85ede7bTestClassLoader即为我们自定义的类加载器。
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注意事项
在尝试自定义的过程中，遇到了一些问题，花了些许时间，在此记录一下。
1.加载类的必须是非jdk系统类路径和用户类路径下（classpath）的class文件，否则还是会使用AppClassLoader来加载，不是自定义的类加载。所以在上面第3条第i点的注意事项很重要。
2.其实重写ClassLoader中的loadClass也可以使用自定义类加载器，而且不用考虑上面第1条要注意的问题。但是，这样会破坏双亲委派模型，是不可取的。如下面代码
/** * @author: yhl * @DateTime: 2019/12/4 15:26 * @Description: */ public class ClassLoaderTest extends ClassLoader{ public static void main(String[] args) throws Exception { /** * 重写loadClass,违背了双亲委派原则。 * 因为双亲委派的逻辑是在loadClass中通过递归实现 * 正确操作为重写findClass */ ClassLoader load = new ClassLoader() { @Override public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException { try { String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class"; InputStream resourceAsStream = getClass().getResourceAsStream(fileName); if (resourceAsStream == null) return super.loadClass(name); byte[] b = new byte[resourceAsStream.available()]; resourceAsStream.read(b); return defineClass(name, b, 0, b.length); } catch (IOException e) { throw new ClassNotFoundException(); } } }; ClassLoader find = new ClassLoader() { @Override protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class"; InputStream resourceAsStream = getClass().getResourceAsStream(fileName); if (resourceAsStream == null) { return super.findClass(name); } else { byte[] b = new byte[0]; try { b = new byte[resourceAsStream.available()]; resourceAsStream.read(b); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } return defineClass(name, b, 0, b.length); } } }; // 重写loadClass，破坏双亲委派原则，但会使用自定义的类加载器 Object loadObject = load.loadClass("com.boot.demo.jvm.ClassLoaderTest").newInstance(); System.out.println("load:"+ loadObject.getClass().getClassLoader()); System.out.println(loadObject instanceof com.boot.demo.jvm.ClassLoaderTest); System.out.println("------------------------------------------------------"); // 重写findClass，运行时由于要加载的类在classpath下已经编译好，则会用AppClassLoader来加载， // 如果要使用自定义累加器的加载，则应该使用类路径classpath外的一个class文件，并且类路径下不能包含此class // 才能使用到自定义的类加载器 Object findObject = find.loadClass("com.boot.demo.jvm.ClassLoaderTest").newInstance(); System.out.println("find:"+ findObject.getClass().getClassLoader()); System.out.println(findObject instanceof com.boot.demo.jvm.ClassLoaderTest); }打印结果如下
load:com.boot.demo.jvm.ClassLoaderTest$1@65b54208 false ------------------------------------------------------ find:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2 true
