JVM ClassLoader机制

ClassLoader

ClassLoader 处理能够将Class 文件加载到JVM中，还有最重要的就是审查每个类应该又谁来加载，它采用了父优先的等级加载机制。

JVM提供了如下几个类加载器
- 引导类加载器Bootstrap Class Loader: 主要加载JVM自身工作需要的类，完全是又JVM自己控制的，是用C++代码来实现的，并不继承自 java.lang.ClassLoader
- 扩展类加载器(Extensions Class Loader): 加载 Java 的扩展库。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. 如从/usr/lib/jvm/java-8-oracle/jre/lib/ext目录中加载class.
- 系统类加载器（system class loader）：它根据 Java 应用的类路径（CLASSPATH）来加载 Java 类。一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它. 比如说我们编写的Java类一般就是由system class loader加载的, sun的实现叫app class loader, 本质就是system class loader.

除了引导类加载器之外，所有的类加载器都有一个父类加载器。通过getParent()方法可以得到，但是最终只能取到ExtClassLoader，在往上就是NULL了

ClassLoader classLoader = Test.class.getClassLoader();
while (classLoader != null) {
    System.out.println(classLoader);
    classLoader = classLoader.getParent();
}

JVM加载class文件到内存有两种方法
- 隐式加载，JVM在解析当前类时发现引用的类不在内存中，那么就会自动将这些类加载到内存之中
- 显示加载，代码中调用ClassLoader类来加载例如调用this.getClass.getClassLoader.loadClass()或者Class.forName()

如何加载Class文件
- 找到.class文件，并且将文件包含的字节码加载到内存之中
- 字节码校验、Class类数据结构分析以及应对的内存分配、符号表链接
- 类中静态属性初始化赋值、静态代码块执行

自定义ClassLoader

package classloader;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.URL;
/**
 * Created by xiaofu on 2017/10/21.
 * Custom class loader
 */
public class NetworkClassLoader extends ClassLoader {
    private String rootUrl;
    public NetworkClassLoader(String rootUrl){
        this.rootUrl = rootUrl;
    }
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        System.out.println("findClass in " + getClass().getCanonicalName() + " gets called.");
        Class class_;
        byte[] classData = getClassData(name);
        if (classData == null){
            throw new ClassNotFoundException();
        }
        class_ = defineClass(name, classData, 0, classData.length);
        return class_;
    }
    private byte[] getClassData(String name){
        InputStream inputStream;
        String path = rootUrl + "/" + name.replace(".", "/") + ".class";
        try {
            URL url = new URL(path);
            byte[] buff = new byte[1024 * 4];
            int len;
            inputStream = url.openStream();
            ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
            // 从inputStream中读取数据，并写入到buff中
            while ( (len = inputStream.read(buff)) != - 1 ) {
                // 将buff的内容写入到这个ByteArrayOutputStream中
                byteArrayOutputStream.write(buff, 0, len);
            }
            return byteArrayOutputStream.toByteArray();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        NetworkClassLoader networkClassLoader = new NetworkClassLoader("file:///home/smallfly/programming_projects/java/JavaLanguageFeatures/out/production/features");
        String className = "classloader.NetworkClassLoader";
        Class class_ = networkClassLoader.loadClass(className);
        // sun.misc.Launcher$AppClassLoader@232204a1
        // 这里还是AppClassLoader的原因是，loadClass默认调用了上层的ClassLoader
        // 因为这个类本身已经被加载过了，所以会直接返回内存已经加载的Class
        System.out.println(class_.getClassLoader());
        // 输出 sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
        // 这里仍然返回AppClassLoader, 是因为NetworkClassLoader
        // 首先调用了parent的loadClass方法, 而AppClassLoader可以
        // 在其的classPath中找到这个类, 所以依然是由AppClassLoader
        // 加载了这个类
        className = "classloader.OrderOfClassLoader";
        class_ = networkClassLoader.loadClass(className);
        System.out.println(class_.getClassLoader());
        // 输出
        // findClass in classloader.NetworkClassLoader gets called.
        // classloader.NetworkClassLoader@677327b6
        networkClassLoader = new NetworkClassLoader("file:///home/smallfly/programming_projects/java/algorithms/out/production/algorithms");
        className = "com.xiaofud.algorithms.priorityqueue.MaxHeap";
        class_ = networkClassLoader.loadClass(className);
        System.out.println(class_.getClassLoader());
    }
}

ClassLoader热部署

参考博客
1.Java Classloader 介绍