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前言
一、打破双亲委派机制的方法
二、自定义类加载器
1.Tomcat自定义类加载器案例
2.自定义类加载器详解
3.案例解析
总结 前言
JVM作为Java程序的运行环境#xff0c;其负责解释和执… 专栏导航 JVM工作原理与实战 RabbitMQ入门指南 从零开始了解大数据 目录
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前言
一、打破双亲委派机制的方法
二、自定义类加载器
1.Tomcat自定义类加载器案例
2.自定义类加载器详解
3.案例解析
总结 前言
JVM作为Java程序的运行环境其负责解释和执行字节码管理内存确保安全支持多线程和提供性能监控工具以及确保程序的跨平台运行。本文主要介绍了打破双亲委派机制的方法、自定义类加载器等内容。 一、打破双亲委派机制的方法
双亲委派机制的核心思想是当一个类加载器接收到加载类的请求时它首先不会自己去尝试加载而是把这个请求委派给父类加载器去完成每一个层次的类加载器都是如此因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器Bootstrap ClassLoader中去只有当父类加载器无法完成这个加载请求它的搜索范围中没有找到所需的类时子加载器才会尝试自己去加载。
当一个类加载器接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。 双亲委派机制是Java类加载器的重要特性但在某些情况下可能需要打破这种机制。以下是打破双亲委派机制的方法
自定义类加载器在Java中可以通过继承ClassLoader并重写其loadClass方法来创建自定义类加载器。通过这种方式可以打破双亲委派机制实现类的隔离。例如在Tomcat中每个Web应用都有自己的类加载器从而实现了应用之间的类隔离。当两个Web应用中有相同限定名的类时如Servlet类Tomcat通过自定义类加载器保证它们是不同的类。线程上下文类加载器在Java中每个线程都有一个关联的上下文类加载器。通过设置线程的上下文类加载器可以实现类的加载。例如JDBC和JNDI等就是利用线程上下文类加载器来加载类的。Osgi框架的类加载器Osgi框架实现了一套新的类加载器机制允许同级之间委托进行类的加载。在Osgi中每个Bundle都有自己的类加载器当需要加载类时会先在自己的存储空间中查找如果找不到则委托给父级Bundle的类加载器进行查找。这种机制打破了传统的双亲委派模型。
二、自定义类加载器
1.Tomcat自定义类加载器案例
在Tomcat环境中一个显著的特点是其能够同时运行多个Web应用。这就引出了一个重要的问题如果两个应用中存在相同限定名的类例如Servlet类那么Tomcat如何保证这两个类能够被正确加载并且它们实际上是不同的类。
在传统的类加载机制中双亲委派机制Parent Delegation Mechanism是核心。这个机制规定当一个类加载器收到类加载请求时它首先不会自己去加载而是把这个请求委派给父类加载器去执行。这就形成了一个从上到下的“类加载委托层次”。然而在多Web应用环境下这种机制可能会导致类加载的问题。比如当Web应用1中的MyServlet已经被其应用类加载器加载后由于双亲委派机制的存在Web应用2中相同限定名的MyServlet类可能就无法被其应用类加载器加载。 为了解决这个问题Tomcat采用了一种自定义类加载器的策略。每个Web应用都有其独立的类加载器负责加载该应用中的类。这样即使两个应用中有相同名称的类由于它们是由不同的类加载器加载的因此它们实际上是不同的类。 在同一个Java虚拟机中也同理两个自定义类加载器加载相同限定名的类不会冲突只有相同类加载器和相同的类限定名才会被认为是同一个类。
2.自定义类加载器详解
ClassLoader中包含了4个核心方法双亲委派机制的核心代码就位于loadClass方法中。
loadClass()是类加载的入口提供了双亲委派机制内部会调用findClass
public Class? loadClass(String var1)
loadClass()源码 public Class? loadClass(String var1) throws ClassNotFoundException {return this.loadClass(var1, false);}protected Class? loadClass(String var1, boolean var2) throws ClassNotFoundException {synchronized(this.getClassLoadingLock(var1)) {Class var4 this.findLoadedClass(var1);if (var4 null) {long var5 System.nanoTime();try {if (this.parent ! null) {var4 this.parent.loadClass(var1, false);} else {var4 this.findBootstrapClassOrNull(var1);}} catch (ClassNotFoundException var10) {}if (var4 null) {long var7 System.nanoTime();var4 this.findClass(var1);PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(var7 - var5);PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(var7);PerfCounter.getFindClasses().increment();}}if (var2) {this.resolveClass(var4);}return var4;}}
findClass()由类加载器的子类实现其核心功能是获取二进制数据并调用defineClass 比如URLClassLoader会根据文件路径去获取类文件中的二进制数据。
protected Class? findClass(String var1)
defineClass()会做一些类名的校验然后调用虚拟机底层的方法将字节码信息加载到虚拟机内存中。
protected final Class? defineClass(String var1, byte[] var2, int var3, int var4)
resolveClass()会执行类生命周期中的连接阶段。
protected final void resolveClass(Class? var1)
loadClass()核心代码解析
parent等于null说明父类加载器是启动类加载器直接调用findBootstrapClassOrNull否则调用父类加载器的加载方法。 if (this.parent ! null) {var4 this.parent.loadClass(var1, false);} else {var4 this.findBootstrapClassOrNull(var1);}
父类加载器无法找到所需的类时当前类加载器将承担起加载的责任。 if (var4 null) {...var4 this.findClass(var1);...}
在实际开发中为了正确地实现一个自定义类加载器并确保不破坏双亲委派机制应当重写findClass()方法。这样的做法确保了类加载请求的正确委派同时允许开发者根据特定需求定制类加载的行为。
3.案例解析
自定义Test类
public class Test {public static void main(String[] args) {System.out.println(自定义Test类);}
}
将Test类放到相应的目录下 自定义类加载器
public class BreakClassLoader extends ClassLoader {private String basePath;private final static String FILE_EXT .class;public void setBasePath(String basePath) {this.basePath basePath;}private byte[] loadClassData(String name) {try {String tempName name.replaceAll(\\., Matcher.quoteReplacement(File.separator));FileInputStream fis new FileInputStream(basePath tempName FILE_EXT);try {return IOUtils.toByteArray(fis);} finally {IOUtils.closeQuietly(fis);}} catch (Exception e) {System.out.println(自定义类加载器加载失败错误原因 e.getMessage());return null;}}Overridepublic Class? loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {if(name.startsWith(java.)){return super.loadClass(name);}byte[] data loadClassData(name);return defineClass(name, data, 0, data.length);}public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, IOException {BreakClassLoader classLoader1 new BreakClassLoader();classLoader1.setBasePath(D:\\Test\\com\\rye\\);Class? aClass classLoader1.loadClass(Test);System.out.println(aClass.getClassLoader());}
}
运行结果获取自定义类加载器 需要注意的是加载的类名不能以java.开头源码解析 private ProtectionDomain preDefineClass(String var1, ProtectionDomain var2) {if (!this.checkName(var1)) {throw new NoClassDefFoundError(IllegalName: var1);} else if (var1 ! null var1.startsWith(java.)) {throw new SecurityException(Prohibited package name: var1.substring(0, var1.lastIndexOf(46)));} else {if (var2 null) {var2 this.defaultDomain;}if (var1 ! null) {this.checkCerts(var1, var2.getCodeSource());}return var2;}} 获取自定义类加载器的父类加载器
public class BreakClassLoader extends ClassLoader {private String basePath;private final static String FILE_EXT .class;public void setBasePath(String basePath) {this.basePath basePath;}private byte[] loadClassData(String name) {try {String tempName name.replaceAll(\\., Matcher.quoteReplacement(File.separator));FileInputStream fis new FileInputStream(basePath tempName FILE_EXT);try {return IOUtils.toByteArray(fis);} finally {IOUtils.closeQuietly(fis);}} catch (Exception e) {System.out.println(自定义类加载器加载失败错误原因 e.getMessage());return null;}}Overridepublic Class? loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {if(name.startsWith(java.)){return super.loadClass(name);}byte[] data loadClassData(name);return defineClass(name, data, 0, data.length);}public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, IOException {BreakClassLoader classLoader1 new BreakClassLoader();
// classLoader1.setBasePath(D:\\Test\\com\\rye\\);
//
// Class? aClass classLoader1.loadClass(Test);
// System.out.println(aClass.getClassLoader());ClassLoader parent classLoader1.getParent();System.out.println(parent);}
}
运行结果 解析 ClassLoader类中提供了构造方法设置parent的内容JDK8中 private ClassLoader(Void var1, ClassLoader var2) {this.classes new Vector();this.defaultDomain new ProtectionDomain(new CodeSource((URL)null, (Certificate[])null), (PermissionCollection)null, this, (Principal[])null);this.packages new HashMap();this.nativeLibraries new Vector();this.defaultAssertionStatus false;this.packageAssertionStatus null;this.classAssertionStatus null;this.parent var2;if (ClassLoader.ParallelLoaders.isRegistered(this.getClass())) {this.parallelLockMap new ConcurrentHashMap();this.package2certs new ConcurrentHashMap();this.domains Collections.synchronizedSet(new HashSet());this.assertionLock new Object();} else {this.parallelLockMap null;this.package2certs new Hashtable();this.domains new HashSet();this.assertionLock this;}}
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。 protected ClassLoader() {this(checkCreateClassLoader(), getSystemClassLoader());}
验证getSystemClassLoader方法返回的是AppClassLoader public static void main(String[] args){System.out.println(getSystemClassLoader());}
运行结果 总结
JVM是Java程序的运行环境负责字节码解释、内存管理、安全保障、多线程支持、性能监控和跨平台运行。本文主要介绍了打破双亲委派机制的方法、自定义类加载器等内容希望对大家有所帮助。
