JVM 类加载器（5）自定义类加载器

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类加载器算是 JVM 的核心技术，也是比较难懂的知识，因此当然也就是成为了 java 面试中不可少内容，或多或少都会问到一个两个有关 classLoader 的问题。所以作为 java developer 我们应该吃透这部分内容，才能在编程之路上有所突破。

类加载器，顾名思义是加载类，也就是将类放到一个位置供 JVM 使用，进一步具体点就是将读取 .class 后缀文件中内容（内容就是字节码形式存储的，字节码的本质就是一个字节数组 []byte，有特定的复杂的内部格式。）读取出来然后以 class 形式保存在内存中共 JVM 使用。

懒加载
java 的 classLoader 也是按需加载，而不是一下子将所有的类都加载到 JVM。明显的实例就是在调用一个类的静态方法时候，只会加载这个类静态资源而不会加载这个类实例的资源。

双亲委派
我们不用关心字面意思，首先知道他是一个概念就行，就是面试提问字面量，了解其背后含义才能让我们更好了解 JVM 加载类机制。在 Java 中有 3 种类加载器，分别是引导类加载器，扩展类加载器和系统类加载器。三者是的关系是：引导类加载器是扩展类加载器的父类，扩展类加载器是系统类加载器的父类。双亲（父类）委派模型： 某加载器 每次准备加载类的时候，都会先尝试委托（其父类）加载器进行加载该类。

BootstrapClassLoader 负责加载 JVM 运行时核心类，这些类位于 JAVA_HOME/lib/rt.jar 文件中，我们常用内置库 java.xxx.* 都在里面，比如 java.util.、java.io.、java.nio.、java.lang. 等等。这个 ClassLoader 比较特殊，是由 C 代码实现的，将其称之为根加载器。

public class ZClientC {
    public static void main(String[] args) {
        URL[] urls=sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
        for (int i = 0; i < urls.length; i++) {
            URL url = urls[i];
            System.out.println(url.toExternalForm());
        }
    }
}

file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_171/jre/lib/resources.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_171/jre/lib/rt.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_171/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_171/jre/lib/jsse.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_171/jre/lib/jce.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_171/jre/lib/charsets.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_171/jre/lib/jfr.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_171/jre/classes

ExtensionClassLoader 负责加载 JVM 扩展类，比如 swing 系列、内置的 js 引擎、xml 解析器 等等，这些库名通常以 javax 开头，它们的 jar 包位于 JAVA_HOME/lib/ext/*.jar 中，有很多 jar 包。

System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));
        ClassLoader extensionClassloader=ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent();
        System.out.println("the parent of extension classloader : "+extensionClassloader.getParent());

AppClassLoader 才是直接面向用户的加载器，会加载 Classpath 环境变量里定义的路径中的 jar 包和目录。我们自己编写的代码以及使用的第三方 jar 包通常都是由AppClassLoader 来加载的。

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当然我们可以自己写一个 classloader 在加载类，通过 classLoader 过程对上面的内容结合实际理解一下。这样就不会显得那么枯燥和抽象了。

class MClassLoader extends ClassLoader{
    private String className = "";
    
    
}

public class ZClientE {
    public static void main(String[] args) {

    }
}

首先需要复写一下 findClass 这个方法，这个方法接收 class 名称作为参数，返回一个类。

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        return super.findClass(name);
    }

感兴趣可以查看 findClass 的源码，这个方法就是抛出了一个异常。

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        throw new ClassNotFoundException(name);
    }

private byte[] loadClassData(String className){
        InputStream is = getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(className.replace(".","//") + classExtensionName);
        ByteArrayOutputStream byteStr = new ByteArrayOutputStream();

        int len = 0;
        try {
            while((-1 != (len = is.read()))){
                byteStr.write(len);
            }

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return byteStr.toByteArray();

    }

这个方法负责通过读取 class 文件来返回字节码数组同 findClass 方法使用。每一个类都有一个类加载器。在程序运行时当遇到一个未知的类，JVM 是如何加载这个类的呢?使用调用者（调用这个 Class）的对象的 Class 。getClass().getClassLoader() 获取类的类加载器读取文件的字节码数组。然后将其字节码数组作为返回值供 findClass 使用

定义一个类作为加载目标类 Greet ，简单的 show 方法来打印一条信息。

package com.zidea.test;

public class Greet {
    public void show(){
        System.out.println("hello classloader...");
    }
}

在 main 方法调用我们自己类加载器来加载类

public static void main(String[] args) {
        MClassLoader loader = new MClassLoader();

        try {
            Class<?> greet = loader.findClass("com.zidea.test.Greet");
            Object ob = greet.newInstance();
            Method md = greet.getMethod("show");
            md.invoke(ob);
        } catch (Exception var5) {
            var5.printStackTrace();
        }

    }

这是自定义 ClassLoader 完整代码，

class MClassLoader extends ClassLoader{
    private String className = "";
    private final String classExtensionName = ".class";

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] bytes = loadClassData(name);

        return defineClass(name,bytes,0,bytes.length);
    }

    private byte[] loadClassData(String className){
        InputStream is = getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(className.replace(".","//") + classExtensionName);
        ByteArrayOutputStream byteStr = new ByteArrayOutputStream();

        int len = 0;
        try {
            while((-1 != (len = is.read()))){
                byteStr.write(len);
            }

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return byteStr.toByteArray();

    }
}

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