classloader

Classloader 類加器,用來載入Java類到 Java 虛擬機中的一種載入器。

基本介紹

  • 中文名:類載入器
  • 外文名:classloder
  • 平台:PC
  • 語言:JAVA
基礎概念,樹狀結構,卸載重載,

基礎概念

與普通程式不同的是。Java程式(class檔案)並不是本地的可執行程式。當運行Java程式時,首先運行JVM(Java虛擬機),然後再把Java class載入到JVM裡頭運行,負責載入Java class的這部分就叫做Class Loader。
JVM本身包含了一個ClassLoader稱為Bootstrap ClassLoader,和JVM一樣,BootstrapClassLoader是用本地代碼實現的,它負責載入核心JavaClass(即所有java.*開頭的類)。另外JVM還會提供兩個ClassLoader,它們都是用Java語言編寫的,由BootstrapClassLoader載入;其中Extension ClassLoader負責載入擴展的Javaclass(例如所有javax.*開頭的類和存放在JRE的ext目錄下的類),ApplicationClassLoader負責載入應用程式自身的類。
當運行一個程式的時候,JVM啟動,運行bootstrapclassloader,該ClassLoader載入java核心API(ExtClassLoader和AppClassLoader也在此時被載入),然後調用ExtClassLoader載入擴展API,最後AppClassLoader載入CLASSPATH目錄下定義的Class,這就是一個程式最基本的載入流程。
注: 學ClassLoader看OSGI程式套用
什麼時候JVM會使用ClassLoader載入一個類呢?當你使用java去執行一個類,JVM使用ApplicationClassLoader載入這個類;然後如果類A引用了類B,不管是直接引用還是用Class.forName()引用,JVM就會找到載入類A的ClassLoader,並用這個ClassLoader來載入類B。JVM按照運行時的有效執行語句,來決定是否需要裝載新類,從而裝載儘可能少的類,這一點和編譯類是不相同的。
Why use your own ClassLoader?
似乎JVM自身的ClassLoader已經足夠了,為什麼我們還需要創建自己的ClassLoader呢?
因為JVM自帶的ClassLoader只是懂得從本地檔案系統載入標準的java class檔案,如果編寫你自己的ClassLoader,你可以做到:
1)在執行非置信代碼之前,自動驗證數字簽名
2)動態地創建符合用戶特定需要的定製化構建類
3)從特定的場所取得java class,例如資料庫中
4) 等等
事實上當使用Applet的時候,就用到了特定的ClassLoader,因為這時需要從網路上載入java class,並且要檢查相關的安全信息。
套用伺服器大都使用了ClassLoader技術,即使你不需要創建自己的ClassLoader,了解其原理也有助於更好地部署自己的套用。

樹狀結構

當你決定創建你自己的ClassLoader時,需要繼承java.lang.ClassLoader或者它的子類。在實例化每個ClassLoader對象時,需要指定一個父對象;如果沒有指定的話,系統自動指定ClassLoader.getSystemClassLoader()為父對象。
所以當創建自己的Class Loader時,只需要重載findClass()這個方法。

卸載重載

當一個javaclass被載入到JVM之後,它有沒有可能被卸載呢?我們知道Win32FreeLibrary()函式,Posixdlclose()函式可以被調用來卸載指定的動態連線庫,但是Java並沒有提供一個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系統的最佳化,有助於減少套用對記憶體的占用。既然是一種最佳化方法,那么就完全是JVM自行決定如何實現,對Java開發人員來說是完全透明的。
在什麼時候一個java class/interface會被卸載呢?Sun公司的原話是這么說的:"class or interfacemay be unloaded if and only if its class loader is unreachable. Classesloaded by the bootstrap loader may not be unloaded."
事實上我們關心的不是如何卸載類的,我們關心的是如何更新已經被載入了的類從而更新套用的功能。JSP則是一個非常典型的例子,如果一個JSP檔案被更改了,套用伺服器則需要把更改後的JSP重新編譯,然後載入新生成的類來回響後繼的請求。
其實一個已經載入的類是無法被更新的,如果你試圖用同一個ClassLoader再次載入同一個類,就會得到異常(java.lang.LinkageError: duplicate classdefinition),我們只能夠重新創建一個新的ClassLoader實例來再次載入新類。至於原來已經載入的類,開發人員不必去管它,因為它可能還有實例正在被使用,只要相關的實例都被記憶體回收了,那么JVM就會在適當的時候把不會再使用的類卸載。
使用執行緒上下文類載入器, 可以在執行執行緒中, 拋棄雙親委派載入鏈模式, 使用執行緒上下文裡的類載入器載入類.
典型的例子有, 通過執行緒上下文來載入第三方庫jndi實現, 而不依賴於雙親委派.
大部分java app伺服器(jboss, tomcat..)也是採用contextClassLoader來處理web服務。
當然, 好東西都有利弊. 使用執行緒上下文載入類, 也要注意, 保證多根需要通信的執行緒間的類載入器應該是同一個, 防止因為不同的類載入器, 導致類型轉換異常(ClassCastException).
參考資料及圖片來源——Understanding J2EE Application Server Class Loading Architectures

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