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一篇文章彻底搞懂JVM类加载机制(源码级别)

简述java类加载机制

虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存,并对数据进行校验,解析和初始化,最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型。

一、JVM加载Class文件的原理机制

java中的所有类,都需要由类加载器加载到JVM中才能运行。类加载器本身也是一个类,而他的工作就是把Class文件从硬盘读取到内存中。在写程序的时候,我们几乎不需要关心类的加载,因为这些都是隐式装载的,除非我们有特殊的用法,像是反射,就需要显示的加载所需要的类。

类的装载方式,有二种:

1、隐式装载,程序在运行过程中当碰到通过new等方式生成的对象时,隐式调用类加载器来加载对应的类到jvm中;
2、显示加载,通过class.forname()等方法,显示加载需要的类;
java类的加载是动态的,它并不会一次性将所有类全部加载后再运行,而是保证程序运行的基础类(比如基类)完全加载到jvm中,至于其他类,则在需要的时候才加载。这是为了节省内存的开销。

二、什么是类加载器,类加载器有哪些

对于任意一个类,都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立在JVM中的唯一性,每一个类加载器,都有一个独立的类名称空间。类加载器就是根据指定的全限定名称将class文件加载到JVM内存中,然后在转换为class对象

主要有以下四种类加载器

1、启动类加载器(Bootstrap ClassLoader):是虚拟机自身的一部分,用来加载JAVA_HOME/lib目录中的核心类库(比如rt.jar、charsets.jar等)。无法被java程序直接引用 。
2、扩展类加载器(extensions class loader):负责加载JVM的扩展类库,/lib/ext文件下都是扩展的jar。java虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载java类。
3、应用程序加载器(system class loader 系统类加载器) :它根据java应用的类路径(calssPath)完成加载;我们可以直接使用这个类加载器(appClassLoader)。一般情况,我们没有自定义类加载器,默认就是用这个加载器。可以通过CLassLoader.getSystemClassLoader()来获取它。
4、用户自定义加载器:负责加载用户自定义路径下的类包,可以通过java.lang.ClassLoader类的方式实现

三、类的加载执行过程

当我们用java命令运行某个类的main函数启动程序时,首先需要通过类加载器把主类加载到JVM。

public class Math {
    public static final int initData = 666;
    public static User user = new User();

    public int compute() {  //一个方法对应一块栈帧内存区域
        int a = 1;
        int b = 2;
        int c = (a + b) * 10;
        return c;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Math math = new Math();
        math.compute();
    }

}

通过Java命令执行代码的大体流程如下:
核心重点就是标红的这一块,Launcher.getLauncher(),初始化时就会创建启动类加载器,并且加载核心类库

一篇文章彻底搞懂JVM类加载机制(源码级别),第1张

其中loadClass的类加载过程有如下几步:

1、加载:根据查找路径找到相应的class文件然后导入;

2、验证:检查加载的class文件的正确性;

3、准备:给类中的静态变量分配内存空间;

4、解析:虚拟机将常量池中的符号引用替换成直接引用的过程。

**符号引用**就是一组符号(虚拟机会把一个类文件里面的,类名、方法名、修饰符等是当做一个符号)来描述目标,可以是任何字面量;
**直接引用**就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄;

5.初始化: 对类的静态变量和静态代码块执行初始化工作;

一篇文章彻底搞懂JVM类加载机制(源码级别),第2张

上面说到的常量池是指
用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放

JVM是懒加载
主类在运行过程中如果使用到了其他类,会逐步加载这些类,jar包或者war包里的类不是一次性全部加载的;

看下面这个加载顺序案例:

public class TestDynamicLoad {

    static {
        System.out.println("*************load TestDynamicLoad************");
    }

    public static void main(String[] args) {
        new A();
        System.out.println("*************load test************");
        B b = null;  //B不会加载,除非这里执行 new B()
    }
}

class A {
    static {
        System.out.println("*************load A************");
    }

    public A() {
        System.out.println("*************initial A************");
    }
}

class B {
    static {
        System.out.println("*************load B************");
    }

    public B() {
        System.out.println("*************initial B************");
    }
}

运行结果:
*************load TestDynamicLoad************
*************load A************
*************initial A************
*************load test************

看一个类加载器案例:

public class TestJDKClassLoader {

    public static void main(String[] args) {
        // String都知道是核心类库里的,所以肯定是启动类加载器,但是打印结果为空,是因为它是C++写的,所以为空
        System.out.println(String.class.getClassLoader());
        // DESKeyFactory是一个加密类,它是由lib/ext的jar包提供的,所以他是由ExtClassLoader加载的
        System.out.println(com.sun.crypto.provider.DESKeyFactory.class.getClassLoader().getClass().getName());
        // TestJDKClassLoader是当前这个类,也是由我们程序员编写的类,都会默认由AppClassLoader来加载
        System.out.println(TestJDKClassLoader.class.getClassLoader().getClass().getName());

        System.out.println();
        ClassLoader appClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        ClassLoader extClassloader = appClassLoader.getParent();
        ClassLoader bootstrapLoader = extClassloader.getParent();
        System.out.println("the bootstrapLoader : " + bootstrapLoader);
        System.out.println("the extClassloader : " + extClassloader);
        System.out.println("the appClassLoader : " + appClassLoader);

        System.out.println();
        System.out.println("bootstrapLoader加载以下文件:");
        URL[] urls = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
        for (int i = 0; i < urls.length; i++) {
            System.out.println(urls[i]);
        }

        System.out.println();
        System.out.println("extClassloader加载以下文件:");
        System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));

        System.out.println();
        System.out.println("appClassLoader加载以下文件:");
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));

    }
}
输出结构:
null
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
sun.misc.Launcher$AppClassLoader

the bootstrapLoader : null
the extClassloader : sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@29453f44
the appClassLoader : sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

bootstrapLoader加载以下文件:
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_131/jre/lib/resources.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_131/jre/lib/rt.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_131/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_131/jre/lib/jsse.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_131/jre/lib/jce.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_131/jre/lib/charsets.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_131/jre/lib/jfr.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_131/jre/classes

extClassloader加载以下文件:
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext;C:\WINDOWS\Sun\Java\lib\ext

appClassLoader加载以下文件:
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\charsets.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\deploy.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\cldrdata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\dnsns.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\jaccess.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\jfxrt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\localedata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\nashorn.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\sunec.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\zipfs.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\javaws.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\jce.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\jfr.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\jfxswt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\jsse.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\management-agent.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\plugin.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\resources.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\rt.jar;D:\lianxi\untitled\out\production\untitled;E:\Tools\IntelliJ IDEA 2022.2\lib\idea_rt.jar

Process finished with exit code 0

可以看到显示加载AppClassLoad打印了所有,但实际上,AppClassLoad只会加载out/target下面的类

System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
在最后可以看到加载的类
D:\lianxi\untitled\out\production\untitled" jvm.TestJDKClassLoader

下面来看一下源码,Launcher类加载器的初始化过程
1、先构建扩展类加载器,设置父加载器为null(用于在双亲委派机制的时候判断,是不是启动类)
2、然后再把扩展类加载器作为appClassLoader的父类

public class Launcher {
    private static URLStreamHandlerFactory factory = new Factory();
    private static Launcher launcher = new Launcher();
    private static String bootClassPath = System.getProperty("sun.boot.class.path");
    // 类加载器实例
    private ClassLoader loader;
    private static URLStreamHandler fileHandler;

    public static Launcher getLauncher() {
        return launcher;
    }
    // 构造方法
    public Launcher() {
        ExtClassLoader var1;
        try {
            // 构造扩展类加载器,在构造的过程中将其父加载器设置为null
            var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
        } catch (IOException var10) {
            throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
        }
        try {
            //构造应用类加载器,在构造的过程中将其父加载器设置为ExtClassLoader,
            //Launcher的loader属性值是AppClassLoader,我们一般都是用这个类加载器来加载我们自己写的应用程序
            this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
        } catch (IOException var9) {
            throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
        }
        //
        Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);
        String var2 = System.getProperty("java.security.manager");
       //省略一些不需关注代码
    }
 }

AppCLassloader和ExtClassLoader均继承URLClassLoader;
[图片上传失败...(image-f0e53e-1660986604524)]

四、双亲委派机制

[图片上传失败...(image-99b338-1660986604524)]
如果一个类加载器收到类加载的请求,它首先不会自己去加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每一层的类加载器都是如此,这样所有的加载请求都会被传到顶层的启动类加载器中,只有当父类加载器无法完成加载请求(它的搜索范围中没有找到所需要的类)时,子类加载器才会尝试去加载类

这里需要注意一点的是,收到加载请求时,会先判断在应用程序域加载器里面,是否已有这个类,如果已经存在,不会进行双亲委派;

双亲委派机制源码

我们来看下应用程序类加载器AppClassLoader加载类的双亲委派机制源码,AppClassLoader的loadClass方法最终会调用其父类ClassLoader的loadClass方法,该方法的大体逻辑如下:
1、首先,检查一下指定名称的类是否已经加载过,如果加载过了,就不需要再加载,直接返回。
2、如果此类没有加载过,那么,再判断一下是否有父加载器;如果有父加载器,则由父加载器加载(即调用parent.loadClass(name, false);).或者是调用bootstrap类加载器来加载。
3、如果父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类,那么调用当前类加载器的findClass方法来完成类加载。

//ClassLoader的loadClass方法,里面实现了双亲委派机制
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // 检查当前类加载器是否已经加载了该类
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {  //如果当前加载器父加载器不为空则委托父加载器加载该类
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {  //如果当前加载器父加载器为空则委托引导类加载器加载该类
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // ClassNotFoundException thrown if class not found
                // from the non-null parent class loader
            }

            if (c == null) {
                // If still not found, then invoke findClass in order
                // to find the class.
                long t1 = System.nanoTime();
                // 都找不到,会调用URLClassLoader的findClass方法在加载器的类路径里查找并加载该类
                c = findClass(name);

                // this is the defining class loader; record the stats
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
            }
        }
        if (resolve) {  //不会执行
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

loadClass方法调用URLClassLoader类下的findClass方法,最终去调用defineClass(name, res)来加载类

protected Class<?> findClass(final String name)
        throws ClassNotFoundException
    {
        final Class<?> result;
        try {
            result = AccessController.doPrivileged(
                new PrivilegedExceptionAction<Class<?>>() {
                    public Class<?> run() throws ClassNotFoundException {
                        String path = name.replace('.', '/').concat(".class");
                        Resource res = ucp.getResource(path, false);
                        if (res != null) {
                            try {
                                return defineClass(name, res);
                            } catch (IOException e) {
                                throw new ClassNotFoundException(name, e);
                            } catch (ClassFormatError e2) {
                                if (res.getDataError() != null) {
                                    e2.addSuppressed(res.getDataError());
                                }
                                throw e2;
                            }
                        } else {
                            return null;
                        }
                    }
                }, acc);
        } catch (java.security.PrivilegedActionException pae) {
            throw (ClassNotFoundException) pae.getException();
        }
        if (result == null) {
            throw new ClassNotFoundException(name);
        }
        return result;
    }

1、为什么要设计双亲委派机制

沙箱安全机制:比如自己写的string类不会被加载,这样便可以防止核心api库被随意修改
避免类的重复加载:当父亲已经加载过,保证被加载类的唯一性;
jvm禁止用自己的加载器是加载java.lang核心包以及同名文件

看一个类加载案例

package java.lang;

public class String {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("**************My String Class**************");
    }
}

运行结果:
错误: 在类 java.lang.String 中找不到 main 方法, 请将 main 方法定义为:
   public static void main(String[] args)
否则 JavaFX 应用程序类必须扩展javafx.application.Application

2、全盘负责委托机制

“全盘负责”是指当一个ClassLoder装载一个类时,除非显示的使用另外一个ClassLoder,该类
所依赖及引用的类也由这个ClassLoder载入。

五、自定义类加载器

自定义类加载器只需要继承 java.lang.ClassLoader 类,该类有两个核心方法,一个是loadClass(String, boolean),实现了双亲委派机制,还有一个方法是findClass,默认实现是空方法,所以我们自定义类加载器主要是重写findClass方法。

public class MyClassLoaderTest {
    static class MyClassLoader extends ClassLoader {
        private String classPath;

        public MyClassLoader(String classPath) {
            this.classPath = classPath;
        }

        private byte[] loadByte(String name) throws Exception {
            name = name.replaceAll("\.", "/");
            FileInputStream fis = new FileInputStream(classPath + "/" + name
                    + ".class");
            int len = fis.available();
            byte[] data = new byte[len];
            fis.read(data);
            fis.close();
            return data;
        }

        protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
            try {
                byte[] data = loadByte(name);
                //defineClass将一个字节数组转为Class对象,这个字节数组是class文件读取后最终的字节数组。
                return defineClass(name, data, 0, data.length);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                throw new ClassNotFoundException();
            }
        }

    }

    public static void main(String args[]) throws Exception {
        //初始化自定义类加载器,会先初始化父类ClassLoader,其中会把自定义类加载器的父加载器设置为应用程序类加载器AppClassLoader
        MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("D:/test");
        //D盘创建 test/com/tuling/jvm 几级目录,将User类的复制类User1.class丢入该目录
        Class clazz = classLoader.loadClass("com.tuling.jvm.User1");
        Object obj = clazz.newInstance();
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("sout", null);
        method.invoke(obj, null);
        System.out.println(clazz.getClassLoader().getClass().getName());
    }
}

运行结果:
=======自己的加载器加载类调用方法=======
com.tuling.jvm.MyClassLoaderTest$MyClassLoader

上面用到的User类

package com.tuling.jvm;

public class User {

    private int id;
    private String name;
    
    public User() {
    }

    public User(int id, String name) {
        super();
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void sout() {
        System.out.println("=======自己的加载器加载类调用方法=======");
    }
}

六、打破双亲委派机制实战

再来一个沙箱安全机制示例,尝试打破双亲委派机制,用自定义类加载器加载我们自己实现的 java.lang.String.class
重点是重写类loadClass加载方法,实现自己的加载逻辑,不委派给双亲加载

public class MyClassLoaderTest {
    static class MyClassLoader extends ClassLoader {
        private String classPath;

        public MyClassLoader(String classPath) {
            this.classPath = classPath;
        }

        private byte[] loadByte(String name) throws Exception {
            name = name.replaceAll("\.", "/");
            FileInputStream fis = new FileInputStream(classPath + "/" + name
                    + ".class");
            int len = fis.available();
            byte[] data = new byte[len];
            fis.read(data);
            fis.close();
            return data;

        }

        protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
            try {
                byte[] data = loadByte(name);
                return defineClass(name, data, 0, data.length);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                throw new ClassNotFoundException();
            }
        }

        /**
         * 重写类加载方法,实现自己的加载逻辑,不委派给双亲加载
         * @param name
         * @param resolve
         * @return
         * @throws ClassNotFoundException
         */
        protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
                throws ClassNotFoundException {
            synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
                // First, check if the class has already been loaded
                Class<?> c = findLoadedClass(name);

                if (c == null) {
                    long t1 = System.nanoTime();
                    // 临时解决方案(不加,会出现找不到Object。class,这个必须由启动类加载器来加载,不能我们私自篡改)
                    if(!name.contains("jvm")){
                        c = this.getParent().loadClass(name);
                    }else{
                        c = findClass(name);
                    }

                    // this is the defining class loader; record the stats
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
                }
                if (resolve) {
                    resolveClass(c);
                }
                return c;
            }
        }
    }

    public static void main(String args[]) throws Exception {
        MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("D:/test");
        //尝试用自己改写类加载机制去加载自己写的java.lang.String.class
        Class clazz = classLoader.loadClass("java.lang.String");
        Object obj = clazz.newInstance();
        Method method= clazz.getDeclaredMethod("sout", null);
        method.invoke(obj, null);
        System.out.println(clazz.getClassLoader().getClass().getName());
    }
}

运行结果:
java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang
    at java.lang.ClassLoader.preDefineClass(ClassLoader.java:659)
    at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:758)

七、tomcat打破双亲委派机制

以Tomcat类加载为例,Tomcat 如果使用默认的双亲委派类加载机制行不行?
我们思考一下:Tomcat是个web容器, 那么它要解决什么问题:

  1. 一个web容器可能需要部署两个应用程序,不同的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的不同版本,不能要求同一个类库在同一个服务器只有一份,因此要保证每个应用程序的类库都是独立的,保证相互隔离。 (如2个应用程序,一个是spring4,一个是spring 5)
  2. 部署在同一个web容器中相同的类库相同的版本可以共享。否则,如果服务器有10个应用程序,那么要有10份相同的类库加载进虚拟机。
  3. web容器也有自己依赖的类库,不能与应用程序的类库混淆。基于安全考虑,应该让容器的类库和程序的类库隔离开来。
  4. web容器要支持jsp的修改,我们知道,jsp 文件最终也是要编译成class文件才能在虚拟机中运行,但程序运行后修改jsp已经是司空见惯的事情, web容器需要支持 jsp 修改后不用重启

再看看我们的问题:Tomcat 如果使用默认的双亲委派类加载机制行不行?
答案是不行的。为什么?
第一个问题,如果使用默认的类加载器机制,那么是无法加载两个相同类库的不同版本的,默认的类加器是不管你是什么版本的,只在乎你的全限定类名,并且只有一份。
第二个问题,默认的类加载器是能够实现的,因为他的职责就是保证唯一性。
第三个问题和第一个问题一样。
我们再看第四个问题,我们想我们要怎么实现jsp文件的热加载,jsp 文件其实也就是class文件,那么如果修改了,但类名还是一样,类加载器会直接取方法区中已经存在的,修改后的jsp是不会重新加载的。那么怎么办呢?我们可以直接卸载掉这jsp文件的类加载器,所以你应该想到了,每个jsp文件对应一个唯一的类加载器,当一个jsp文件修改了,就直接卸载这个jsp类加载器。重新创建类加载器,重新加载jsp文件。

Tomcat自定义加载器详解
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tomcat的几个主要类加载器:
commonLoader:Tomcat最基本的类加载器,加载路径中的class可以被Tomcat容器本身以及各个Webapp访问;
catalinaLoader:Tomcat容器私有的类加载器,加载路径中的class对于Webapp不可见;
sharedLoader:各个Webapp共享的类加载器,加载路径中的class对于所有Webapp可见,但是对于Tomcat容器不可见;
WebappClassLoader:各个Webapp私有的类加载器,加载路径中的class只对当前Webapp可见,比如加载war包里相关的类,每个war包应用都有自己的WebappClassLoader,实现相互隔离,比如不同war包应用引入了不同的spring版本,这样实现就能加载各自的spring版本;

从图中的委派关系中可以看出:
CommonClassLoader能加载的类都可以被CatalinaClassLoader和SharedClassLoader使用,从而实现了公有类库的共用,而CatalinaClassLoader和SharedClassLoader自己能加载的类则与对方相互隔离。
WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加载到的类,但各个WebAppClassLoader实例之间相互隔离。
而JasperLoader的加载范围仅仅是这个JSP文件所编译出来的那一个.Class文件,它出现的目的就是为了被丢弃:当Web容器检测到JSP文件被修改时,会替换掉目前的JasperLoader的实例,并通过再建立一个新的Jsp类加载器来实现JSP文件的热加载功能。

tomcat 这种类加载机制违背了java 推荐的双亲委派模型了吗?答案是:违背了。
很显然,tomcat 不是这样实现,tomcat 为了实现隔离性,没有遵守这个约定,每个webappClassLoader加载自己的目录下的class文件,不会传递给父类加载器,打破了双亲委派机制。

模拟实现Tomcat的webappClassLoader加载自己war包应用内不同版本类实现相互共存与隔离

public class MyClassLoaderTest {
    static class MyClassLoader extends ClassLoader {
        private String classPath;

        public MyClassLoader(String classPath) {
            this.classPath = classPath;
        }

        private byte[] loadByte(String name) throws Exception {
            name = name.replaceAll("\.", "/");
            FileInputStream fis = new FileInputStream(classPath + "/" + name
                    + ".class");
            int len = fis.available();
            byte[] data = new byte[len];
            fis.read(data);
            fis.close();
            return data;

        }

        protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
            try {
                byte[] data = loadByte(name);
                return defineClass(name, data, 0, data.length);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                throw new ClassNotFoundException();
            }
        }

        /**
         * 重写类加载方法,实现自己的加载逻辑,不委派给双亲加载
         * @param name
         * @param resolve
         * @return
         * @throws ClassNotFoundException
         */
        protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
                throws ClassNotFoundException {
            synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
                // First, check if the class has already been loaded
                Class<?> c = findLoadedClass(name);

                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    long t1 = System.nanoTime();

                    //非自定义的类还是走双亲委派加载
                    if (!name.startsWith("com.tuling.jvm")){
                        c = this.getParent().loadClass(name);
                    }else{
                        c = findClass(name);
                    }

                    // this is the defining class loader; record the stats
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
                }
                if (resolve) {
                    resolveClass(c);
                }
                return c;
            }
        }
    }

    public static void main(String args[]) throws Exception {
        MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("D:/test");
        Class clazz = classLoader.loadClass("com.tuling.jvm.User1");
        Object obj = clazz.newInstance();
        Method method= clazz.getDeclaredMethod("sout", null);
        method.invoke(obj, null);
        System.out.println(clazz.getClassLoader());
        
        System.out.println();
        MyClassLoader classLoader1 = new MyClassLoader("D:/test1");
        Class clazz1 = classLoader1.loadClass("com.tuling.jvm.User1");
        Object obj1 = clazz1.newInstance();
        Method method1= clazz1.getDeclaredMethod("sout", null);
        method1.invoke(obj1, null);
        System.out.println(clazz1.getClassLoader());
    }
}

运行结果:
=======自己的加载器加载类调用方法=======
com.tuling.jvm.MyClassLoaderTest$MyClassLoader@266474c2

=======另外一个User1版本:自己的加载器加载类调用方法=======
com.tuling.jvm.MyClassLoaderTest$MyClassLoader@66d3c617

注意:同一个JVM内,两个相同包名和类名的类对象可以共存,因为他们的类加载器可以不一样,所以看两个类对象是否是同一个,除了看类的包名和类名是否都相同之外,还需要他们的类加载器也是同一个才能认为他们是同一个。

模拟实现Tomcat的JasperLoader热加载
原理:后台启动线程监听jsp文件变化,如果变化了找到该jsp对应的servlet类的加载器引用(gcroot),重新生成新的JasperLoader加载器赋值给引用,然后加载新的jsp对应的servlet类,之前的那个加载器因为没有gcroot引用了,下一次gc的时候会被销毁。

总结

以上就是今天要讲的内容,主要介绍了类加载器的加载机制、类的加载器、双亲委派机制等;


https://www.xamrdz.com/mobile/45d1997555.html

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