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黑马程序员——【Java高新技术】——类加载器
一、概述
(一)类加载器(class loader)
用来动态加载Java类的工具,它本身也是Java类。
(二)类加载器作用
负责加载 Java 类的字节代码到 Java 虚拟机中。
(三)Java类加载器
1、Java虚拟机中可以安装多个类加载器,系统默认三个主要类加载器,每个类加载器负责加载特定位置的类:
(1)BootStrap(bootstrap class loader):它用来加载 Java 的核心库,是用原生代码来实现的,并不继承自 java.lang.ClassLoader。
(2)ExtClassLoader(extensions class loader):它用来加载 Java 的扩展库。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)AppClassLoader(system class loader):它根据 Java 应用的类路径(CLASSPATH)来加载 Java 类。一般来说,Java 应用的类都是由它来完成加载的。可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它。
2、BootStrap
类加载器也是Java类,因为其他java类的类加载器本身也要被类加载器加载,显然必须有第一个类加载器不是不是java类,这正是BootStrap。
3、类加载器演示,代码示例:
1 public class ClassLoaderDemo {2 public static void main(String[] args) {3 System.out.println(4 ClassLoaderDemo.class.getClassLoader().getClass().getName()5 );//sun.misc.Launcher$AppClassLoader,表示由AppClassLoader加载6 System.out.println(System.class.getClassLoader());//null,表示System这个类时由RootStrap加载的7 }8 }
(四)类加载器的树状组织结构及管辖范围
演示类加载器的树状组织结构,代码示例如下:
1 public class ClassLoaderTree {2 public static void main(String[] args) {3 ClassLoader loader = ClassLoaderTree.class.getClassLoader();4 while (loader != null) {5 System.out.println(loader.toString());6 loader = loader.getParent();7 }8 }9 }
二、类加载器的委托机制
(一)加载类的过程
当Java虚拟机要加载一个类时,到底要用哪个类加载器加载呢?
(1)首先,当前线程的类加载器去加载线程中的第一个类。
(2)若A引用类B(继承或者使用了B),Java虚拟机将使用加载类的类加载器来加载类B。
(3)还可直接调用ClassLoader的LoaderClass()方法,来指定某个类加载器去加载某个类。
(二)类加载器的委托
1、每个类加载器加载类时,又先委托给上级类加载器。
(1)首先,类加载器发起者一级级向上委托,直至BootStrap;
(2)从BootStrap加载器开始查找,找到了直接返回,没找到再一级级向下返回让其子级加载器查找;
(3)一直返回到发起者,发起者再没找到,则抛出ClassNotFoundException,而不再找发起者类加载器的子类来找。
2、面试题:可不可以自己写一个java.lang.System类呢?
(1)通常是不可以的,由于类加载器的委托机制,会先将System这个类一级级委托给最顶级的BootStrap,由于BootStrap在其指定的目录中加载的是rt.jar中的类,rt.jar中有System类,那么就会直接加载,而不会去加载自定义的System类。
(2)但是还是有办法加载自定义的System类的,此时就不能交给上级加载了,需要用自定义的类加载器加载,这就需要有特殊的写法才能去加载这个自定义的System类的。
三、自定义类加载器
(一)概述
1、自定义的类加载器必须继承ClassLoader,要覆盖其中的findClass(String name)方法,不用覆盖loadClass()方法。
2、类加载器的原理
(1)loadClass()内部会先委托给父级,当父级找不到后返回,再调用findClass(String name)方法,即自定义的类加载器去找。所以只需要覆写findClass方法,就能实现用自定义的类加载器加载类的目的。
(2)一般自定义类加载器,会把需要加载的类放在自己指定的目录中,而java中已有的类加载器是不知道你这个目录的,所以会找不到。这样才会调用你复写的findClass()方法,用你自定义的类加载器去指定的目录加载类。
3、模板方法设计模式
模板方法设计模式,保留了loadClass()方法中的流程(此流程就是先找父级,找不到再调用自定义的类加载器),因此只需覆盖findClass()方法,实现局部细节就行了。
4、当得到了class文件中的二进制数据,如何将class文件的内容转换成字节码?
ClassLoader提供了一个protected Class<?> defineClass(String name , byte[] b , int off , int len)方法,只需要将类的class文件传入,就可以将其变为字节码。
(二)编程步骤
1、编写一个对文件内容进行简单加密的程序
2、编写好了一个自己的类加载器,可实现对加密过来的类进行加载和解密。
3、编写一个程序,调用类加载器加载类,在源程序中不能用该类名定义引用变量,因为编译器无法识别这个类,程序中除了可使用ClassLoader的loadClass方法外,还可以使用设置线程的上下文类加载器或系统类加载器,然后再使用Class.forName。
(三)编码步骤
1、对不带包名的class文件进行加密,加密结果存放到另外一个目录,例如: java MyClassLoader MyTest.class F:\itcast
2、运行加载类的程序,结果能够被正常加载,但打印出来的类装载器名称为AppClassLoader:java MyClassLoader MyTest F:\itcast
3、用加密后的类文件替换CLASSPATH环境下的类文件,再执行上一步操作就出问题了,错误说明是AppClassLoader类装载器装载失败。
4、删除CLASSPATH环境下的类文件,再执行上一步操作就没问题了。
(四)自定义类加载器,代码实现(张孝祥老师讲解)
1、定义一个测试类:ClassLoaderAttachment
1 // 定义一个测试类,继承Date,用于加载2 import java.util.Date;3 public class ClassLoaderAttachment extends Date{4 public String toString(){5 return " hello,itcast";6 }7 }
2、自定义类加载器:MyClassLoader,继承ClassLoader,覆盖findClass()方法。
1 import java.io.ByteArrayOutputStream; 2 import java.io.FileInputStream; 3 import java.io.FileOutputStream; 4 import java.io.InputStream; 5 import java.io.OutputStream; 6 public class MyClassLoader extends ClassLoader{ 7 public static void main(String[] args) throws Exception { 8 String srcPath = args[0]; 9 String destDir = args[1];10 FileInputStream fis = new FileInputStream(srcPath);11 String destFileName = srcPath.substring(srcPath.lastIndexOf("\\")+1);12 String destFilePath = destDir+"\\"+destFileName;13 FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFilePath);14 cypher(fis,fos);//加密class字节码15 fis.close();16 fos.close();17 }18 //加密方法 19 private static void cypher(InputStream ips,OutputStream ops) throws Exception{20 int b = -1;21 while((b = ips.read())!=-1){22 ops.write(b^0xff);23 }24 }25 26 private String classDir;27 28 @Override29 protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {30 String classFileName = classDir + "\\" + name.substring(name.lastIndexOf(‘.‘)+1) + ".class";31 try {32 FileInputStream fis = new FileInputStream(classFileName);33 ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();34 cypher(fis,bos);//解密35 fis.close();36 System.out.println("aaa");37 byte[] bytes = bos.toByteArray();38 return defineClass(bytes, 0, bytes.length);39 } catch (Exception e) {40 e.printStackTrace();41 }42 return null;43 }44 45 public MyClassLoader(){}46 public MyClassLoader(String classDir){47 this.classDir = classDir;48 }49 }
3、定义类加载测试类:ClassLoaderTest,测试自定义的类加载器
1 import java.util.Date;2 public class ClassLoaderTest {3 public static void main(String[] args) throws Exception {4 Class clazz = new MyClassLoader (" itcastlib " ) . loadClass ( " cn.itcast . day2 . ClassLoaderAttachment " ) ;5 Date d1 = (Date)clazz.newInstance();6 System.out.println(d1);7 }8 }
黑马程序员——【Java高新技术】——类加载器