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標(biāo)題: JDK源碼解析之ClassLoader [打印本頁(yè)]

作者: 51黑tt 時(shí)間: 2016-3-5 18:00
標(biāo)題: JDK源碼解析之ClassLoader
程序編制一般需經(jīng)編輯、編譯、連接、加載和運(yùn)行幾個(gè)步驟。在我們的應(yīng)用中，有一些公共代碼是需要反復(fù)使用，就把這些代碼編譯為“庫(kù)”文件；在連接步驟中，連接器將從庫(kù)文件取得所需的代碼，復(fù)制到生成的可執(zhí)行文件中。這種庫(kù)稱為靜態(tài)庫(kù)，其特點(diǎn)是可執(zhí)行文件中包含了庫(kù)代碼的一份完整拷貝；缺點(diǎn)就是被多次使用就會(huì)有多份冗余拷貝。

為了克服這個(gè)缺點(diǎn)可以采用動(dòng)態(tài)連接庫(kù)。這個(gè)時(shí)候連接器僅僅是在可執(zhí)行文件中打上標(biāo)志，說明需要使用哪些動(dòng)態(tài)連接庫(kù)；當(dāng)運(yùn)行程序時(shí)，加載器根據(jù)這些標(biāo)志把所需的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)加載到內(nèi)存。

另外在當(dāng)前的編程環(huán)境中，一般都提供方法讓程序在運(yùn)行的時(shí)候把某個(gè)特定的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)加載并運(yùn)行，也可以將其卸載（例如Win32的LoadLibrary()&FreeLibrary()和Posix的dlopen()&dlclose()）。這個(gè)功能被廣泛地用于在程序運(yùn)行時(shí)刻更新某些功能模塊或者是程序外觀。

What is ClassLoader?

與普通程序不同的是，Java程序（class文件）并不是本地的可執(zhí)行程序。當(dāng)運(yùn)行Java程序時(shí)，首先運(yùn)行JVM（Java虛擬機(jī)），然后再把Java class加載到JVM里頭運(yùn)行，負(fù)責(zé)加載Java class的這部分就叫做Class Loader。

JVM本身包含了一個(gè)ClassLoader稱為Bootstrap ClassLoader，和JVM一樣，Bootstrap ClassLoader是用本地代碼實(shí)現(xiàn)的，它負(fù)責(zé)加載核心Java Class（即所有java.*開頭的類）。另外JVM還會(huì)提供兩個(gè)ClassLoader，它們都是用Java語(yǔ)言編寫的，由Bootstrap ClassLoader加載；其中Extension ClassLoader負(fù)責(zé)加載擴(kuò)展的Java class（例如所有javax.*開頭的類和存放在JRE的ext目錄下的類），Application ClassLoader負(fù)責(zé)加載應(yīng)用程序自身的類。

When to load the class?

什么時(shí)候JVM會(huì)使用ClassLoader加載一個(gè)類呢？當(dāng)你使用java去執(zhí)行一個(gè)類，JVM使用Application ClassLoader加載這個(gè)類；然后如果類A引用了類B，不管是直接引用還是用Class.forName()引用，JVM就會(huì)找到加載類A的ClassLoader，并用這個(gè)ClassLoader來加載類B。

Why use your own ClassLoader?

似乎JVM自身的ClassLoader已經(jīng)足夠了，為什么我們還需要?jiǎng)?chuàng)建自己的ClassLoader呢？

因?yàn)镴VM自帶的ClassLoader只是懂得從本地文件系統(tǒng)加載標(biāo)準(zhǔn)的java class文件，如果編寫你自己的ClassLoader，你可以做到：
1）在執(zhí)行非置信代碼之前，自動(dòng)驗(yàn)證數(shù)字簽名
2）動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建符合用戶特定需要的定制化構(gòu)建類
3）從特定的場(chǎng)所取得java class，例如數(shù)據(jù)庫(kù)中
4) 等等

事實(shí)上當(dāng)使用Applet的時(shí)候，就用到了特定的ClassLoader，因?yàn)檫@時(shí)需要從網(wǎng)絡(luò)上加載java class，并且要檢查相關(guān)的安全信息。

目前的應(yīng)用服務(wù)器大都使用了ClassLoader技術(shù)，即使你不需要?jiǎng)?chuàng)建自己的ClassLoader，了解其原理也有助于更好地部署自己的應(yīng)用。

ClassLoader Tree & Delegation Model

當(dāng)你決定創(chuàng)建你自己的ClassLoader時(shí)，需要繼承java.lang.ClassLoader或者它的子類。在實(shí)例化每個(gè)ClassLoader對(duì)象時(shí)，需要指定一個(gè)父對(duì)象；如果沒有指定的話，系統(tǒng)自動(dòng)指定ClassLoader.getSystemClassLoader()為父對(duì)象。如下圖：

在Java 1.2后，java class的加載采用所謂的委托模式（Delegation Modle），當(dāng)調(diào)用一個(gè)ClassLoader.loadClass()加載一個(gè)類的時(shí)候，將遵循以下的步驟：
1）檢查這個(gè)類是否已經(jīng)被加載進(jìn)來了？
2）如果還沒有加載，調(diào)用父對(duì)象加載該類
3）如果父對(duì)象無(wú)法加載，調(diào)用本對(duì)象的findClass()取得這個(gè)類。

所以當(dāng)創(chuàng)建自己的Class Loader時(shí)，只需要重載findClass()這個(gè)方法。

Unloading? Reloading?

當(dāng)一個(gè)java class被加載到JVM之后，它有沒有可能被卸載呢？我們知道Win32有FreeLibrary()函數(shù)，Posix有dlclose()函數(shù)可以被調(diào)用來卸載指定的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)，但是Java并沒有提供一個(gè)UnloadClass()的方法來卸載指定的類。

在Java中，java class的卸載僅僅是一種對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化，有助于減少應(yīng)用對(duì)內(nèi)存的占用。既然是一種優(yōu)化方法，那么就完全是JVM自行決定如何實(shí)現(xiàn)，對(duì)Java開發(fā)人員來說是完全透明的。

在什么時(shí)候一個(gè)java class/interface會(huì)被卸載呢？Sun公司的原話是這么說的："class or interface may be unloaded if and only if its class loader is unreachable. Classes loaded by the bootstrap loader may not be unloaded."

事實(shí)上我們關(guān)心的不是如何卸載類的，我們關(guān)心的是如何更新已經(jīng)被加載了的類從而更新應(yīng)用的功能。JSP則是一個(gè)非常典型的例子，如果一個(gè)JSP文件被更改了，應(yīng)用服務(wù)器則需要把更改后的JSP重新編譯，然后加載新生成的類來響應(yīng)后繼的請(qǐng)求。

其實(shí)一個(gè)已經(jīng)加載的類是無(wú)法被更新的，如果你試圖用同一個(gè)ClassLoader再次加載同一個(gè)類，就會(huì)得到異常（java.lang.LinkageError: duplicate class definition），我們只能夠重新創(chuàng)建一個(gè)新的ClassLoader實(shí)例來再次加載新類。至于原來已經(jīng)加載的類，開發(fā)人員不必去管它，因?yàn)樗赡苓€有實(shí)例正在被使用，只要相關(guān)的實(shí)例都被內(nèi)存回收了，那么JVM就會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候把不會(huì)再使用的類卸載。

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