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初探Java類加載機制的奧秘（zz）

[文章信息]

作者:	cqfz
時間:	2005-02-15
出處:	天極網(wǎng)blog
責任編輯:	方舟

[文章導讀]

在jdk1.2以后，類加載是通過委托來完成的，這意味著如果 ClassLoader 不能找到類……

　　一、在jdk1.2以后，類加載是通過委托來完成的，這意味著如果 ClassLoader 不能找到類，它會請求父代 ClassLoader 來執(zhí)行此項任務，所有 ClassLoaders 的根是系統(tǒng) ClassLoader，它會以缺省方式裝入類 -- 即，從本地文件系統(tǒng)。今天我們就來探討一下在jvm中這些機制是怎樣運行的。讓我們假設有一個class字節(jié)碼文件（比如Hello.class文件），那么在應用程序中，他是如何被加載進來，并形成一個類對象的呢？我們這篇文章的目的就是為了解釋這個問題。

　　在java.lang包里有個ClassLoader類，ClassLoader 的基本目標是對類的請求提供服務。當 JVM 需要使用類時，它根據(jù)名稱向 ClassLoader 請求這個類，然后 ClassLoader 試圖返回一個表示這個類的 Class 對象。通過覆蓋對應于這個過程不同階段的方法，可以創(chuàng)建定制的 ClassLoader。其中有個loadClass(String name, boolean resolve)方法，該方法為ClassLoader的入口點，在jdk1.2以后，loadClass方法將缺省調用findClass方法，詳細內容可以參考API文檔，我們編寫的ClassLoader主要就是為了覆蓋以上兩個方法。回到我們剛才的問題，怎樣讀進字節(jié)碼文件，并把它構成一個類對象呢？在ClassLoader里有個方法，Class defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)，答案就在這里了，我們根據(jù)把class字節(jié)碼文件（如Hello.class)讀進一個字節(jié)數(shù)組里，byte[] b,并把它轉化為Class對象，而這些數(shù)據(jù)可以來源于文件，網(wǎng)絡等，神奇吧:)

　　defineClass管理 JVM 的許多復雜、神秘和倚賴于實現(xiàn)的方面 -- 它把字節(jié)碼分析成運行時數(shù)據(jù)結構、校驗有效性等等。不必擔心，您無需親自編寫它。事實上，即使您想要這么做也不能覆蓋它，因為它已被標記成最終的。

　　其他一些方法：

　　findSystemClass方法：從本地文件系統(tǒng)裝入文件。它在本地文件系統(tǒng)中尋找類文件，如果存在，就使用 defineClass 將原始字節(jié)轉換成 Class 對象，以將該文件轉換成類。

　　findClass方法：jdk1.2以后loadClass 的缺省實現(xiàn)調用這個新方法。findClass 的用途包含您的 ClassLoader 的所有特殊代碼，而無需要復制其它代碼（例如，當專門的方法失敗時，調用系統(tǒng) ClassLoader）。

　　getSystemClassLoader：如果覆蓋 findClass 或 loadClass，getSystemClassLoader 使您能以實際 ClassLoader 對象來訪問系統(tǒng) ClassLoader（而不是固定的從 findSystemClass 調用它）。

　　getParent：為了將類請求委托給父代 ClassLoader，這個新方法允許 ClassLoader 獲取它的父代 ClassLoader。當使用特殊方法，定制的 ClassLoader 不能找到類時，可以使用這種方法。

　　resolveClass: 可以不完全地（不帶解析）裝入類，也可以完全地（帶解析）裝入類。當編寫我們自己的 loadClass 時，可以調用 resolveClass，這取決于 loadClass 的 resolve 參數(shù)的值。
findLoadedClass:充當一個緩存,當請求 loadClass 裝入類時，它調用該方法來查看 ClassLoader 是否已裝入這個類，這樣可以避免重新裝入已存在類所造成的麻煩。應首先調用該方法。

　　二、工作流程：

　　1)調用 findLoadedClass(String) 來查看是否存在已裝入的類,如果沒有，那么采用那種特殊的神奇方式來獲取原始字節(jié)。

　　2）通過父類ClassLoader調用loadClass方法，如果父類ClassLoader是null，那么按缺省方式裝入類，即系統(tǒng)ClassLoader。

　　3）調用findClass(String)去查找類并獲取類；

　　4）如果loadClass 的 resolve 參數(shù)的值為true，那么調用 resolveClass 解析 Class 對象.

　　5）如果還沒有類，返回 ClassNotFoundException。

　　6）否則，將類返回給調用程序。

　　三、一個實現(xiàn)了ClassLoader的例子：

/**

*CompilingClassLoader.java

*Copyright?2005-2-12

import?java.io.*;

public?class?CompilingClassLoader?extends?ClassLoader{

//讀取一個文件的內容

private?byte[]?getBytes(String?filename)?throws?IOException{

　File?file=new?File(filename);

　long?len=file.length();

　byte[]?raw=new?byte[(int)len];

　FileInputStream?fin=new?FileInputStream(file);

　int?r=fin.read(raw);

　if(r!=len)?throw?new?IOException("Can't?read?all,"+r+"!="+len);

　fin.close();

　return?raw;

}

private?boolean?compile(String?javaFile)?throws?IOException{

　System.out.println("CCL:Compiling?"+javaFile+"

");

　//調用系統(tǒng)的javac命令

　Process?p=Runtime.getRuntime().exec("javac?"+javaFile);

　try{

　　//其他線程都等待這個線程完成

　　p.waitFor();

　}catch(InterruptedException?ie){

　　System.out.println(ie);

　}

　int?ret=p.exitValue();

　return?ret==0;

}

public?Class?loadClass(String?name,boolean?resovle)?throws?ClassNotFoundException{

　Class?clas=null;

　clas=findLoadedClass(name);

　//這里說明了包的表示

　String?fileStub=name.replace('.','/');

　String?javaFilename=fileStub+".java";

　String?classFilename=fileStub+".class";

　File?javaFile=new?File(javaFilename);

　File?classFile=new?File(classFilename);

　//如果存在class文件就不編譯

　if(javaFile.exists()&&(!classFile.exists()||javaFile.lastModified()>classFile.lastModified())){

　　try{

　　　if(!compile(javaFilename)||!classFile.exists()){

　　　　throw?new?ClassNotFoundException("ClassNotFoundExcetpion:"+javaFilename);

　　　}

　　}catch(IOException?ie){

　　　throw?new?ClassNotFoundException(ie.toString());

　　}

　try{

　　byte[]?raw=getBytes(classFilename);

　　//通過讀入數(shù)據(jù)來構造一個類結構，這是核心

　　clas=defineClass(name,raw,0,raw.length);

　}catch(IOException?ie){

　}

　if(clas==null){

　　clas=findSystemClass(name);

　}

　System.out.println("findSystemClass:"+clas);

　if(resovle?&&?clas!=null){

　　resolveClass(clas);

　}

　if(clas==null){

　　throw?new?ClassNotFoundException(name);

　}

　return?clas;

}

測試該loader：

/**

*TestRun.java

*Copyright?2005-2-11

import?java.lang.reflect.*;

public?class?TestRun{

　public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception{

　　String?progClass=args[0];

　　String?progArgs[]=new?String[args.length-1];

　　System.arraycopy(args,1,progArgs,0,progArgs.length);

　　CompilingClassLoader?ccl=new?CompilingClassLoader();

　　Class?clas=ccl.loadClass(progClass);

　　//返回一個class的type

　　Class[]?mainArgType={(new?String[0]).getClass()};

　　Method?main=clas.getMethod("main",mainArgType);

　　Object?argsArray[]={progArgs};

　　main.invoke(null,argsArray);

　}

　　以上的核心內容已經(jīng)編寫完了，編譯后，我們得到兩個文件：

CompilingClassLoader.class,TestRun.class

　　四、編寫一個例子，然后運行我們的ClassLoader

/**

*Hello.java

public?class?Hello{

　public?static?void?main(String[]?args){

　　if(args.length!=1){

　　　System.err.println("Error,exit!");

　　　System.exit(1);?

　　}

　　String?name=args[0];

　　System.out.println("Hello,"+name);

　}

　　好了，運行java TestRun Hello 阿飛

Hello,阿飛

原文：http://www.yesky.com/SoftChannel/72342371961929728/20050212/1911003.shtml

posted on 2006-10-23 16:19 hopeshared 閱讀(1877) 評論(0) 編輯收藏所屬分類: Java

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