ClassLoad的加载过程及分析

时间:2024-08-09 16:07:08

-Xbootclasspath:bootclasspath 
让jvm从指定路径(可以是分号分隔的目录、jar、或者zip)中加载bootclass,用来替换jdk的rt.jar;若非必要,一般不会用到; 
-Xbootclasspath/a:path 
将指定路径的所有文件追加到默认bootstrap路径中; 
-Xbootclasspath/p:path 
让jvm优先于bootstrap默认路径加载指定路径的所有文件; 

一,ClassLoader的大体过程

如图:

ClassLoad的加载过程及分析

详解:

 虚拟机一启动,会先做一些初始化的动作。一旦初始化动作完成之后,就会产生第一个类别加载器,即所谓的Bootstrap Loader,Bootstrap Loader 是由C++ 所撰写而成,这个Bootstrap Loader所做的初始工作中,除了也做一些基本的初始化动作之外,最重要的就是加载定义在sun.misc 命名空间底下的Launcher.java 之中的ExtClassLoader( 因为是inner class ,所以编译之后会变成Launcher$ExtClassLoader.class) ,并设定其Parent 为null,代表其父加载器为Bootstrap Loader 。然后Bootstrap Loader ,再要求加载定义于sun.misc 命名空间底下的Launcher.java 之中的AppClassLoader( 因为是inner class,所以编译之后会变成Launcher$AppClassLoader.class) ,并设定其Parent 为之前产生的ExtClassLoader 实例。

由以上可以看出,classLoader是由下向上查找,上层的不能向下查找。

二,ClassLoader中类的关系

如图:

ClassLoad的加载过程及分析

详解:

 AppClassLoader 和ExtClassLoader 都是URLClassLoader 的子类别。由于它们都是URLClassLoader 的子类别,所以它们也应该有URL 作为搜寻类别档的参考,由原始码中我们可以得知,AppClassLoader 所参考的URL 是从系统参java.class.path 取出的字符串所决定,而java.class.path 则是由我们在执行java.exe 时,利用 –cp 或-classpath 或CLASSPATH 环境变量所决定。

ClassLoader的loadClass代码:

  1. protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
  2. throws ClassNotFoundException
  3. {
  4. // First, check if the class has already been loaded
  5. //类是否被加载过
  6. Class c = findLoadedClass(name);
  7. if (c == null) {
  8. try {
  9. if (parent != null) {
  10. //到parentclassloader中去查找(像这个parent还有parent递归方式进行查找)
  11. c = parent.loadClass(name, false);
  12. } else {
  13. //启动类加载器进行加载
  14. c = findBootstrapClass0(name);
  15. }
  16. } catch (ClassNotFoundException e) {
  17. // If still not found, then invoke findClass in order
  18. // to find the class.
  19. //当一直都没有找到时,启动当前类的findClass进行查找
  20. //这个通常也是我们扩展的地方
  21. c = findClass(name);
  22. }
  23. }
  24. if (resolve) {
  25. resolveClass(c);
  26. }
  27. return c;
  28. }
protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
// First, check if the class has already been loaded
//类是否被加载过
Class c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
try {
if (parent != null) {
//到parentclassloader中去查找(像这个parent还有parent递归方式进行查找)
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
//启动类加载器进行加载
c = findBootstrapClass0(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
//当一直都没有找到时,启动当前类的findClass进行查找
//这个通常也是我们扩展的地方
c = findClass(name);
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
详解:
java文件的编译和Class的载入执行,都是使用Launcher初始化的appclassloader作为类载入器的,我们无法动态的改变App classloader,更无法让JVM使用我们自己的classloader来替换system classloader,根据全盘负责原则,就限制了编译和运行时,我们无法直接显式的使用一个system classloader寻找不到的Class,即我们只能使用Java核心类库,扩展类库和CLASSPATH中的类库中的Class。
而且我们也无法载入以java.lang....开头的包,进行了限制

三,分析及证明:

可以用最底层的ClassLoader得到某一个类(Test)时,Test.class.getClassLoader()就可知当前类在哪一个层次的ClassLoader下被加载

1,BootStrapClassLoader

  1. Class clazz=Class.forName("java.lang.Object");
  2. System.out.println(clazz.getClassLoader());
  3.   //输出为null,因为bootstrap在java中不是类,而是由c++编写的
  4.     URL[] urls=sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
  5. for (int i = 0; i < urls.length; i++) {
  6. System.out.println(urls[i].getFile());
  7. }//用这个进行查找bootstrap所加载的是哪些jar包
	Class clazz=Class.forName("java.lang.Object");
System.out.println(clazz.getClassLoader());    //输出为null,因为bootstrap在java中不是类,而是由c++编写的     URL[] urls=sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for (int i = 0; i < urls.length; i++) {
System.out.println(urls[i].getFile());
}//用这个进行查找bootstrap所加载的是哪些jar包

 

2,ExtClassLoader

  1. clazz = Class.forName("sun.net.spi.nameservice.dns.DNSNameService");
  2. clazzLoader = clazz.getClassLoader();
  3. System.out.println(" sun.net.spi.nameservice.dns.DNSNameService's loader is  "
  4. + clazzLoader);
  5. //在些可以说明ExtClassLoader所加载的类
clazz = Class.forName("sun.net.spi.nameservice.dns.DNSNameService");
clazzLoader = clazz.getClassLoader();
System.out.println(" sun.net.spi.nameservice.dns.DNSNameService's loader is "
+ clazzLoader);
//在些可以说明ExtClassLoader所加载的类

 3,AppClassLoader

当前工程中class与lib都是用此Loader加载

可以通过ClassLoader.getSystemClassLoader()可以获取到AppClassLoader的

4,DefineClassLoader

可以继承URLClassLoader或ClassLoader

当继承ClassLoader重写findClass()方法,parent会相应是AppClassLoader-->ExtClassLoader-->BootStrapClassLoader

URLClassLoader可以直接设置url即可

问题:

由于自己自定义了一个DefineClassLoader替代了加载ant的ClassLoader,另外添加自己jar包,

但是在执行ant编译时,要执行tools.jar里的javac类,在执行javac这个类时,是处在AppClassLoader

下,找不到我添加的DefineClassLoader的jar包

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其他一些相应的操作(参考)

  在预设情况下,AppClassLoader的搜寻路径为”.”( 目前所在目录),如果使用-classpath 选项(与-cp 等效),就可以改变AppClassLoader 的搜寻路径,如果没有指定-classpath 选项,就会搜寻环境变量CLASSPATH 。如果同时有CLASSPATH 的环境设定与-classpath 选项,则以-classpath 选项的内容为主,CLASSPATH 的环境设定与-classpath 选项两者的内容不会有加成的效果。至于ExtClassLoader 也有相同的情形,不过其搜寻路径是参考系统参数java.ext.dirsBootstrap Loader ,我们可以经由查询由系统参数sun.boot.class.path 得知Bootstrap Loader 用来搜寻类别的路径java -Dsun.boot.class.path=请回头看到java.class.path 与sun.boot.class.path,也就是说,AppClassLoader 与Bootstrap Loader 会搜寻它们所指定的位置(或JAR 文件),如果找不到就找不到了,AppClassLoader 与Bootstrap Loader 不会递归式地搜寻这些位置下的其他路径或其他没有被指定的JAR 文件。反观ExtClassLoader,所参考的系统参数是java.ext.dirs,意思是说,他会搜寻底下的所有JAR 文件以及classes 目录,作为其搜寻路径(所以您会发现上面我们在测试的时候,如果加入-Dsun.boot.class.path=c:windows 选项时,程序的起始速度会慢了些,这是因为c:windows 目录下的文件很多,必须花额外的时间来列举JAR 文件)。

  在命令行下参数时,使用–classpath / -cp / 环境变量CLASSPATH 来更改AppClassLoader 的搜寻路径,或者用 –Djava.ext.dirs 来改变ExtClassLoader的搜寻目录,两者都是有意义的。可是用–Dsun.boot.class.path 来改变Bootstrap Loader 的搜寻路径是无效。这是因为AppClassLoader与ExtClassLoader 都是各自参考这两个系统参数的内容而建立,当您在命令行下变更这两个系统参数之后,AppClassLoader 与ExtClassLoader在建立实例的时候会参考这两个系统参数,因而改变了它们搜寻类别文件的路径; 而系统参数sun.boot.class.path 则是默认与Bootstrap Loader 的搜寻路径相同,就算您更改该系统参与,与BootstrapLoader 完全无关,AppClassLoader 与ExtClassLoader 在整个虚拟机之中只会存有一份,一旦建立了,其内部所参考的搜寻路径将不再改变,也就是说,即使我们在程序里利用System.setProperty() 来改变系统参数的内容,仍然无法更动AppClassLoader 与ExtClassLoader 的搜寻路径。因此,执行时期动态更改搜寻路径的设定是不可能的事情。