2.类加载器树状结构，双亲委托(代理)机制
3.自定义类加载器(文件，网络，加密)
4.线程上下文类加载器
5.服务器类加载原理和OSGI介绍
一、类加载器的作用
将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区中的运行时数据结构，在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区类数据的访问入口。类缓存：
标准的java se类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器中，它将维持维持(缓存)一段时间。不过，JVM垃圾收集器可以回收这些Class对象.。
二、类加载器(java.class.ClassLoader)类介绍
1.作用：
java.lang.ClassLoader类的基本职责就是根据一个指定的类的名称，找到或者生产其对应的字节代码，然后从这些字节代码中定义出一个java类，即java.lang.Class类的一个实例。除此之外，ClassLoader还负责加载JAVA应用所需的资源，如图像文件和配置文件等。
2.相关方法：
- getParent() : 返回该类加载器的父类加载器。
- loadClass(String name): 加载名称为name的类，返回的结果是java.lang.Class类的实例。
- findClass(String name): 查找名称为name的类，返回的结果是java.lang.Class类的实例
- findLoadedClass(String name): 查找名称为name的已经被加载过的类，返回的结果是java.lang.Class类的实例。
- defineClass(String name,byte[] b,int off,int len): 把字节数组b中的内容转换成java类，返回的结果是java.lang.Class类的实例，这个方法被声明成final的。
- resolveClass(Class<?> c): 链接指定的java类
对于以上给出的方法，表示类名称的name参数的值是类的二进制名称。需要注意的是内部类的表示，如com.example.Sample$1和com.example.Sameple$Inner等表示方式
三、类加载器的层次结构(树状结构)
1.引导类加载器(bootstrap class loader)
- 它用来加载java的核心库(JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar,或sun.boot.class.path路径下的内容)是用原生代码来实现的()C++),并不继承java.lang.ClassLoader.
- 加载扩展类和应用程序类加载器，并指定他们的父类加载器
2.扩展类加载器(extensions class loader)
- 用来加载java的扩展库(JAVA_HOME/jre/ext/*.jar,或java.ext.dirs路径下的内容)。java虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载java类。
- 有sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现
3.应用程序类加载器(application class loader)
- 它根据java应用的类路径(classpaht,java.class.paht路径类)
- 一般来说，java应用的类都是又它来完成加载的。
- 有sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现
4.自定义类加载器
- 开发人员可以通过继承java.lang.ClassLoader类的方式实现自己的类加载器，以满足一些特殊的需求
引导类加载器是C++实现的，其他则由java实现。内容的继承关系是通过组合的形式实现的，就是内部定义parent类，而并不是直接继承实现。
图：自定义类加载器-->应用程序类加载器-->扩展类加载器-->引导类加载器
例子：
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader());
System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent());
System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent().getParent());
System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
}
}
四、类加载的代理模式以及顺序
1.代理模式
交给其他加载器来加载指定的类2.双亲委托机制
- 就是某个特定的类加载器在接到加载类的请求时，首先将加载任务委托给父类加载器，依次追溯，直到最高的爷爷辈的，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回；只有父类加载器无法完成此加载任务时，才自己去加载。
- 双亲委托机制是为了保证JAVA核心库的类型安全。
- 这种机制就保证不会出现用户自己能定义java.lang.Object(和原始类库相同名称的类)的情况
- 类加载器除了用于加载类，也为了保证安全。
双亲委托机制是代理模式的一种
- 并不是所有的类加载器都采用双亲委托机制
- tomcat服务器类加载器也使用代理模式，所不同的是它是首先尝试去加载某个类，如果找不到再代理给父类加载器。这与一般类加载器的顺序相反。
五、自定义类加载器：
1.自定义类加载器的流程：
- 继承：java.lang.ClassLoader
- 首先检查请求的类型是否已经被这个类加载器加载到命名空间了。如果已经加载，直接返回。
- 委派类加载请求给父类加载器，如果父类加载器能够完成，则返回父类加载器加载的Class实例。
- 调用本类加载器的findClass(...)方法，试图获取对应的字节码，如果获取到，则调用defineClass(...)导入类型到方法区；如果获取不到对应的字节码或者其他原因失败，返回异常给loadClass(...),转抛异常，终止加载过程。
文件类加载器
网络类加载器
加密解密类加载器(取反操作，DES对称加密解密)
例：
文件类加载器:
public class FileSystemClassLoader extends ClassLoader {
// com.test.TestClassLoader.Test -->
// E:\workspace\images\com\test\TestClassLoader\Test.class
private String rootDir;
public FileSystemClassLoader(String rootDir) {
this.rootDir = rootDir;
}
@Override
public Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
//先查询有没有加载过这个类，如果已经加载，直接返回。如果没有加载则按照加载顺序加载
Class<?> cc = findLoadedClass(name);
if (cc != null) {
return cc;
} else {
try {
ClassLoader parent = this.getParent();
cc = parent.loadClass(name);// 委派给父类加载
} catch (Exception ee) {
}
if (cc != null) {
return cc;
} else {
byte[] byteclass = getByteClass(name);
if (byteclass == null) {
throw new ClassNotFoundException();
} else {
cc = defineClass(name, byteclass, 0, byteclass.length);//自己加载
}
}
}
return cc;
}
//获取字节码文件的字节
private byte[] getByteClass(String classname) {
String path = rootDir +"/"+ classname.replace(".", "/") + ".Class";
InputStream is = null;
ByteArrayOutputStream baos = null;
try {
is = new FileInputStream(path);
baos = new ByteArrayOutputStream();
byte[] arr = new byte[1024];
int len = 0;
while (-1 != (len = is.read(arr))) {
baos.write(arr, 0, len);
}
return baos.toByteArray();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (is != null) {
is.close();
}
if (baos != null) {
baos.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return null;
}
}
应用:
public class TestFileClassLoader {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
String dir = "E:/workspace/images";
String classname = "com.test.TestClassLoader.Test";
FileSystemClassLoader file = new FileSystemClassLoader(dir);
FileSystemClassLoader file2 = new FileSystemClassLoader(dir);
Class<?> c1 = file.findClass(classname);
Class<?> c2 = file.findClass(classname);
Class<?> c3 = file2.findClass(classname);
Class<?> c4 = file.findClass("java.lang.String");
Class<?> c5 = file.findClass("bean.User");
System.out.println(c1.hashCode());
System.out.println(c2.hashCode());
System.out.println(c3.hashCode());//同一个类被不同的加载器加载，JVM也认为是不同的类
System.out.println(c4.getClassLoader());//引导类加载器
System.out.println(c1.getClassLoader());//自定义类加载器
System.out.println(c5.getClassLoader());//默认加载器
}
}
六、线程上下文类加载器
1.双亲委托机制以及类加载器的问题
- - 一般情况下，保证同一个类中所关联的其他类都是由当前类的类加载器所加载的。
- 比如，Classa本身在Ext下找到，那么它里面new除了的一些类也就只能用Ext去查找了(不会低一个级别)，所以有些明明API可以找到的，却找不到了。
- - JDBC API，它有是吸纳的dirven部分(mysql/sql server)，我们的JDBC API都是Boot或者Boot或者Ext来载入的，但是JDBC DIVER却是由Ext或者APP来载入，那么就有可能找不到diver了。 在java领域中，其实只要分成这种Api+SPI的，都会遇到此问题。
- - 常见的SPI有JDBC,JCE,JNDI,JAXP和JBI等。这些SPI的接口由Java核心库来提供，如JAXP的SPI接口定义包含在javax.xml.parsers包中。SPI的接口是java核心库的一部分，是由引导类加载器来加载的SPI实现的java类一般是由系统类加载器来加载的，引导类加载器是无法找到spi的实现类的，因为它只加载java的核心库。
- 1.系统类加载器或叫应用类加载器(system.classloader or application classloader)
- 2.当前类加载器
- 3.当前线程类加载器
2.线程类加载器是为了抛弃双亲委派加载链模式。
每个线程都有一个关联的上下文类加载器，如果你使用new Thread()方式生成新的线程，新线程将继承其父线程的上下文类加载器，如果程序对线程上下文类加载器没有任何改动的话，程序中所有的线程将都使用系统类加载器作为上下文类加载器。- Thread.currentThread().getContextClassLoader();
- Thread.currentThread().setContextClassLoader();
七、Tomcat服务器的类加载机制
一切都是为了安全1.Tomcat不能使用系统默认的类加载器
- 如果Tomcat跑你的web项目使用系统的类加载器那是相当危险的，你可以直接是无忌惮的操作系统的各个目录了。
- 对于运行在java ee容器中的Web应用来说，类加载器的实现方式与一般JAVA应用有所不同。
- 每隔Web应用都有一个对应的类加载器实例。该类加载器也使用代理模式(不同于前面说的双亲委派机制),所不同的是它是首先尝试去加载某个类，如果找不到再代理给父类加载器。这与一般类加载器的顺序是相反的，但也是为了安全，这核心库就不在查询范围之内。
2.为了安全Tomcat需要实现自己的类加载器。
我可以限制你只能把类写在指定的地方，否则我不给你加载！八、OSGN原理介绍
OSGI(Open server Gateway Initative）是面向Java的动态模块系统。它为开发人员提供了面向服务和基于组件的运行环境，并提供标准的方式用来管理软件的生命周期。OSGI已经被实现和部署在很多产品上，在开源社区也得到了广泛的支持。Eclipse就是基于OSGI技术来构建的。
原理：
OSGI中的每个模块(bundle)都包含java包和类，模块可以声明它所依赖的需要导入(import）的其他模块的java包和类(import-Package）,也可以声明导出(export)自己的包和类，供其他模块使用（通过export-package),也就是说需要能够隐藏和共享一个模块中的某些java包和类。这就是通过OSGI特有的类加载器机制来实现的，OSGI中的每个模块都有对应的一个类加载器。它负责加载模块自己包含的java包和类。当它需要加载JAVA核心库类时(以java开头的包和类),它会代理给父类加载器(通常是启动类加载器)来完成。当它需要加载所导入的java类时，它会代理给导出此java类的模块来完成加载，模块也可以显示的生命某些java包和类，必须由父类加载器来加载。只需要设置系统属性, org.osgi.framework.bootdelegation的值即可