Java
語言是一種具有動(dòng)態(tài)性的解釋型編程語言，當(dāng)指定程序運(yùn)行的時(shí)候，
Java
虛擬機(jī)就將編譯生成的
.
class
文件按照需求和一定的規(guī)則加載進(jìn)內(nèi)存，并組織成為一個(gè)完整的
Java
應(yīng)用程序。
Java
語言把每個(gè)單獨(dú)的類
Class
和接口
Implements
編譯成單獨(dú)的一個(gè)
.
class
文件，這些文件對(duì)于
Java
運(yùn)行環(huán)境來說就是一個(gè)個(gè)可以動(dòng)態(tài)加載的單元。正是因?yàn)?/span>
Java
的這種特性，我們可以在不重新編譯其它代碼的情況下，只編譯需要修改的單元，并把修改文件編譯后的
.
class
文件放到
Java
的路徑當(dāng)中，
等到下次該
Java
虛擬機(jī)器重新激活時(shí)，這個(gè)邏輯上的
Java
應(yīng)用程序就會(huì)因?yàn)榧虞d了新修改的
.class
文件，自己的功能也做了更新，這就是
Java
的動(dòng)態(tài)性。
下面用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子讓大家對(duì)
Java
的動(dòng)態(tài)加載有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)：
class TestClassA{
public void method(){
??????? System.out.println("Loading ClassA");
}
}
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String args[]){
??????? TestClassA testClassA = new TestClassA();
??????? testClassA.method();
}
}
編譯后輸入命令：
java -verbose:class ClassLoaderTest
，執(zhí)行文件。
輸出結(jié)構(gòu)如圖
(1)
圖（
1
）
從運(yùn)行結(jié)果我們可以看到，
JRE
（
JavaRuntime Environment
）首先加載
ClassLoaderTest
文件，然后再加載
TestClassA
文件，從而實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)加載。
?
1．
預(yù)先加載與依需求加載
Java
運(yùn)行環(huán)境為了優(yōu)化系統(tǒng)，提高程序的執(zhí)行速度，在
JRE
運(yùn)行的開始會(huì)將
Java
運(yùn)行所需要的基本類采用預(yù)先加載（
pre-loading
）的方法全部加載要內(nèi)存當(dāng)中，因?yàn)檫@些單元在
Java
程序運(yùn)行的過程當(dāng)中經(jīng)常要使用的，主要包括
JRE
的
rt.jar
文件里面所有的
.class
文件。
當(dāng)
java.exe
虛擬機(jī)開始運(yùn)行以后，它會(huì)找到安裝在機(jī)器上的
JRE
環(huán)境，然后把控制權(quán)交給
JRE
，
JRE
的類加載器會(huì)將
lib
目錄下的
rt.jar
基礎(chǔ)類別文件庫(kù)加載進(jìn)內(nèi)存，這些文件是
Java
程序執(zhí)行所必須的，所以系統(tǒng)在開始就將這些文件加載，避免以后的多次
IO
操作，從而提高程序執(zhí)行效率。
圖（
2
）我們可以看到多個(gè)基礎(chǔ)類被加載，
java.lang.Object,java.io.Serializable
等等。
圖（
2
）
相對(duì)于預(yù)先加載，我們?cè)诔绦蛑行枰褂米约憾x的類的時(shí)候就要使用依需求加載方法（
load-on-demand
），就是在
Java
程序需要用到的時(shí)候再加載，以減少內(nèi)存的消耗，因?yàn)?/span>
Java
語言的設(shè)計(jì)初衷就是面向嵌入式領(lǐng)域的。
在這里還有一點(diǎn)需要說明的是，
JRE
的依需求加載究竟是在什么時(shí)候把類加載進(jìn)入內(nèi)部的呢？
我們?cè)诙x一個(gè)類實(shí)例的時(shí)候，比如
TestClassA testClassA
，這個(gè)時(shí)候
testClassA
的值為
null
，也就是說還沒有初始化，沒有調(diào)用
TestClassA
的構(gòu)造函數(shù)，只有當(dāng)執(zhí)行
testClassA = new TestClassA()
以后，
JRE
才正真把
TestClassA
加載進(jìn)來。
?
2．
隱式加載和顯示加載
Java
的加載方式分為隱式加載（
implicit
）和顯示加載（
explicit
），上面的例子中就是用的隱式加載的方式。所謂隱式加載就是我們?cè)诔绦蛑杏?/span>
new
關(guān)鍵字來定義一個(gè)實(shí)例變量，
JRE
在執(zhí)行到
new
關(guān)鍵字的時(shí)候就會(huì)把對(duì)應(yīng)的實(shí)例類加載進(jìn)入內(nèi)存。隱式加載的方法很常見，用的也很多，
JRE
系統(tǒng)在后臺(tái)自動(dòng)的幫助用戶加載，減少了用戶的工作量，也增加了系統(tǒng)的安全性和程序的可讀性。
相對(duì)于隱式加載的就是我們不經(jīng)常用到的顯示加載。所謂顯示加載就是有程序員自己寫程序把需要的類加載到內(nèi)存當(dāng)中，下面我們看一段程序：
class TestClass{
public void method(){
??????? System.out.println("TestClass-method");
}
}
?
public class CLTest {
public static void main(String args[]) {
??????? try{
?????????????? Class c = Class.forName("TestClass");
?????????????? TestClass object = (TestClass)c.newInstance();
?????????????? object.method();
??????? }catch(Exception e){
?????????????? e.printStackTrace();
??????? }
}
}
我們通過
Class
類的
forName
(String s)
方法把自定義類
TestClass
加載進(jìn)來，并通過
newInstance
（）方法把實(shí)例初始化。事實(shí)上
Class
類還很多的功能，這里就不細(xì)講了，有興趣的可以參考
JDK
文檔。
Class
的
forName()
方法還有另外一種形式：
Class forName(String s, boolean flag, ClassLoader classloader)
，
s
表示需要加載類的名稱，
flag
表示在調(diào)用該函數(shù)加載類的時(shí)候是否初始化靜態(tài)區(qū)，
classloader
表示加載該類所需的加載器。
forName
(String s)
是默認(rèn)通過
ClassLoader.getCallerClassLoader()
調(diào)用類加載器的，但是該方法是私有方法，我們無法調(diào)用，如果我們想使用
Class forName(String s, boolean flag, ClassLoader classloader)
來加載類的話，就必須要指定類加載器，可以通過如下的方式來實(shí)現(xiàn)：
Test test = new Test();//Test
類為自定義的一個(gè)測(cè)試類；
ClassLoader cl = test.
getClass().getClassLoader();
???????????????????????? //
獲取
test
的類裝載器；
Class c = Class.forName("TestClass", true, cl);
因?yàn)橐粋€(gè)類要加載就必需要有加載器，這里我們是通過獲取加載
Test
類的加載器
cl
當(dāng)作加載
TestClass
的類加載器來實(shí)現(xiàn)加載的。
?
3．
自定義類加載機(jī)制
之前我們都是調(diào)用系統(tǒng)的類加載器來實(shí)現(xiàn)加載的，其實(shí)我們是可以自己定義類加載器的。利用
Java
提供的
java.net.URLClassLoader
類就可以實(shí)現(xiàn)。下面我們看一段范例：
???
try{
?????????????? URL url = new URL("file:/d:/test/lib/");
?????????????? URLClassLoader urlCL = new URLClassLoader(new URL[]{url});
?????????????? Class c = urlCL.loadClass("TestClassA");
?????????????? TestClassA object = (TestClassA)c.newInstance();
?????????????? object.method();
??????? }catch(Exception e){
?????????????? e.printStackTrace();
??????? }
我們通過自定義的類加載器實(shí)現(xiàn)了
TestClassA
類的加載并調(diào)用
method
（）方法。分析一下這個(gè)程序：首先定義
URL
指定類加載器從何處加載類，
URL
可以指向網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)上的任何位置，也可以指向我們計(jì)算機(jī)里的文件系統(tǒng)
(
包含
JAR
文件
)
。上述范例當(dāng)中我們從
file:/d:/test/lib/
處尋找類；然后定義
URLClassLoader
來加載所需的類，最后即可使用該實(shí)例了。
?
4．
類加載器的階層體系
討論了這么多以后，接下來我們仔細(xì)研究一下
Java
的類加載器的工作原理：
當(dāng)執(zhí)行
java ***.class
的時(shí)候，
java.exe
會(huì)幫助我們找到
JRE
，接著找到位于
JRE
內(nèi)部的
jvm.dll
，這才是真正的
Java
虛擬機(jī)器
,
最后加載動(dòng)態(tài)庫(kù)，激活
Java
虛擬機(jī)器。虛擬機(jī)器激活以后，會(huì)先做一些初始化的動(dòng)作，比如說讀取系統(tǒng)參數(shù)等。一旦初始化動(dòng)作完成之后，就會(huì)產(chǎn)生第一個(gè)類加載器――
Bootstrap Loader
，
Bootstrap Loader
是由
C++
所撰寫而成，這個(gè)
Bootstrap Loader
所做的初始工作中，除了一些基本的初始化動(dòng)作之外，最重要的就是加載
Launcher.java
之中的
ExtClassLoader
，并設(shè)定其
Parent
為
null
，代表其父加載器為
BootstrapLoader
。然后
Bootstrap Loader
再要求加載
Launcher.java
之中的
AppClassLoader
，并設(shè)定其
Parent
為之前產(chǎn)生的
ExtClassLoader
實(shí)體。這兩個(gè)加載器都是以靜態(tài)類的形式存在的。這里要請(qǐng)大家注意的是，
Launcher$ExtClassLoader.class
與
Launcher$AppClassLoader.class
都是由
Bootstrap Loader
所加載，所以
Parent
和由哪個(gè)類加載器加載沒有關(guān)系。
下面的圖形可以表示三者之間的關(guān)系：
??????
?PARENT
AppClassLoader
|
這三個(gè)加載器就構(gòu)成我們的
Java
類加載體系。他們分別從以下的路徑尋找程序所需要的類：
BootstrapLoader
：
sun.boot.class.path
ExtClassLoader:????? java.ext.dirs
AppClassLoader:????? java.class.path
這三個(gè)系統(tǒng)參量可以通過
System.getProperty()
函數(shù)得到具體對(duì)應(yīng)的路徑。大家可以自己編程實(shí)現(xiàn)查看具體的路徑。
?
5．
總結(jié)
了解
Java
的類加載機(jī)制對(duì)我們熟練靈活運(yùn)用
Java
語言，提高程序的運(yùn)行效率有著非常重要的作用，知其然也要知其所以然，這樣才能從整體提高程序的質(zhì)量。
以上是個(gè)人為了畢業(yè)要發(fā)表的一篇論文,沒有什么深度,下面再繼續(xù)討論一點(diǎn)關(guān)于ClassLoader的一定東東:
public class ClassLoaderTest1{
?private ClassLoaderTest2 test = null;
?public ClassLoaderTest1(){
??test = new ClassLoaderTest2();
?}
?public void method(){
??System.out.println("Loading ClassA");
?}
}
class ClassLoaderTest2{
?public ClassLoaderTest2(){
??
?}
?public void method(){
??System.out.println("Loading ClassA");
?}
}
測(cè)試程序:
?URL url = null;
?try {
???url = new URL("file:/E:/JAVA/MyProject/string/");
??} catch (MalformedURLException e) {
???e.printStackTrace();
??}
??URLClassLoader cl = new URLClassLoader(new URL[]{url});
??URLClassLoader cl1 = new URLClassLoader(new URL[]{url});
??????? try {
???Class tempClass = cl.loadClass("ClassLoaderTest1");
???Class tempClass2 = cl.loadClass("ClassLoaderTest2");
???Object test = tempClass.newInstance();
???System.out.println(tempClass.getClassLoader());
???System.out.println(tempClass2.getClassLoader());
??} catch (Exception e) {
???e.printStackTrace();
??}
當(dāng)ClassLoaderTest1,ClassLoaderTest2在當(dāng)前目錄和E:/JAVA/MyProject/string/都存在的時(shí)候輸出為sun.misc.Launcher$AppClassLoader@1050169
? sun.misc.Launcher$AppClassLoader@1050169
即都是被AppClassLoader加載的, 即使在E:/JAVA/MyProject/string/下面也存在.
當(dāng)ClassLoaderTest1,ClassLoaderTest2只在E:/JAVA/MyProject/string/下存在的時(shí)候輸出為
java.net.URLClassLoader@480457
java.net.URLClassLoader@1a7bf11
即都是被自定義的加載器加載的,并且也可以O(shè)bject test = tempClass.newInstance();
下面一的是最關(guān)鍵的,因?yàn)镃lassLoaderTest1需要用到ClassLoaderTest2,如果ClassLoaderTest2被AppClassLoader加載,而ClassLoaderTest1是被自定義的類加載器加載,就會(huì)出現(xiàn)如下錯(cuò)誤:
java.lang.IllegalAccessError: tried to access class ClassLoaderTest2 from class ClassLoaderTest1
?at ClassLoaderTest1.<init>(ClassLoaderTest1.java:6)
?at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance0(Native Method)
?at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance(NativeConstructorAccessorImpl.java:39)
?at sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl.newInstance(DelegatingConstructorAccessorImpl.java:27)
?at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:274)
?at java.lang.Class.newInstance0(Class.java:308)
?at java.lang.Class.newInstance(Class.java:261)
?at ClassLoaderTest.main(ClassLoaderTest.java:43)
所以JVM在尋找類的時(shí)候,不僅僅是根據(jù)類的名稱,而是根據(jù)類明和類的加載器一起來決定的!