Java类加载器( 死磕9)

【正文】Java类加载器( CLassLoader ) 死磕9:

上下文加载器原理和案例

本小节目录

9.1. 父加载器不能访问子加载器的类

9.2. 一个宠物工厂接口

9.3. 一个宠物工厂管理类

9.4 APPClassLoader不能访问子加载器中的类

9.5. 线程上下文类加载器

类加载器的代理模式并不能解决 Java 应用开发中会遇到的类加载器的全部问题。Java 提供了很多服务提供者接口（Service Provider Interface，SPI），允许第三方为这些接口提供实现。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。这些 SPI 的实现代码很可能是作为 Java 应用所依赖的 jar 包被包含进来，可以通过类路径（CLASSPATH）来找到，如实现了 JAXP SPI 的 Apache Xerces所包含的 jar 包。SPI 接口中的代码经常需要加载具体的实现类。如 JAXP 中的 javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory类中的 newInstance()方法用来生成一个新的 DocumentBuilderFactory的实例。这里的实例的真正的类是继承自 javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory，由 SPI 的实现所提供的。如在 Apache Xerces 中，实现的类是 org.apache.xerces.jaxp.DocumentBuilderFactoryImpl。而问题在于，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。它也不能代理给系统类加载器，因为它是系统类加载器的祖先类加载器。也就是说，类加载器的代理模式无法解决这个问题。

线程上下文类加载器（context class loader）是从 JDK 1.2 开始引入的。

在类java.lang.Thread中的方法 getContextClassLoader()和 setContextClassLoader(ClassLoader cl)用来获取和设置线程的上下文类加载器。

如果没有通过 setContextClassLoader(ClassLoader cl)方法进行设置的话，线程将继承其父线程的上下文类加载器。Java 应用运行的初始线程的上下文类加载器是AppClassLoader类加载器。

线程上下文类加载器正好解决了这个问题。如果不做任何的设置，Java 应用的线程的上下文类加载器默认就是系统上下文类加载器。在 SPI 接口的代码中使用线程上下文类加载器，就可以成功的加载到 SPI 实现的类。线程上下文类加载器在很多 SPI 的实现中都会用到。

1.1.1. 父加载器不能访问子加载器的类

关于父加载器，不能访问子加载器加载的类，是一个比较大的问题，举个栗子。

1.1.2. 一个宠物工厂接口

这里有一个宠物工厂接口：

face IPetFactory {

    /**

     * 根据类型，构造一个对象

     * @param type 类型，如 Type.CAT

     * @return

     */

    IPet buildePet(IPet.Type type);

}

1.1.3. 一个宠物工厂管理类

还有一个宠物工厂管理类，根据类名，加载工厂实现类。

public class FactoryManager

{

    /**

     * 单例的Pet实例工厂

     */

    private static IPetFactory petFactory;

    /**

     * 已经类名，取得工厂实例

     *

     * @param factoryClassName

     * @return

     */

    public static IPetFactory getInstance(String factoryClassName)

    {

        if (null != petFactory)

        {

            return petFactory;

        }

        if (null == factoryClassName)

        {

            //默认的实现

            factoryClassName = "com.crazymakercircle.petStore.pet.factory.PetFactoryImpl";

        }

        /**

         * 获得线程上下文加载器

         */

        ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();

        try

        {

//            Class<?> factoryClass = loader.loadClass(factoryClassName);

            Class<?>   factoryClass=Class.forName(factoryClassName);

            petFactory = (IPetFactory) factoryClass.newInstance();

        } catch (Exception e)

        {

            e.printStackTrace();

        }

        return petFactory;

    }

}

1.1.4. APPClassLoader不能访问子加载器中的类

先上代码：

public class FailCase

{

   private static IPetFactory petFactory=null;

    public static void testLoader()

    {

        try

        {

            String baseDir = SystemConfig.PET_LIB_PATH;

            FileClassLoader classLoader = new FileClassLoader(baseDir);

            String className = SystemConfig.PET_FACTORY_CLASS;

            Class petFactoryClass = classLoader.loadClass(className);

            Logger.info("显示petFactoryClass 的ClassLoader tree:");

            ClassLoaderUtil.showLoader4Class(petFactoryClass);

            petFactory = FactoryManager.getInstance(className);

        } catch (ClassNotFoundException e)

        {

            e.printStackTrace();

        }

    }

    public static void showPet()

    {

        IPet dog=petFactory.buildePet(IPet.Type.DOG);

        dog.sayHello();

    }

    public static void main(String[] args)

    {

        testLoader();

        showPet();

    }

}

运行上面的栗子，试一试。

发现，是失败的。

原因是，FactoryManager是APPClassLoader加载的，而第三方的工厂类是FileClassLoader 加载的。

FileClassLoader 是APPClassLoader的子加载器。子加载器可以访问父加载器中的类，但是父亲不能访问子加载器中的类。

所以，FactoryManager没有办法load子加载器中的工厂实现类。

1.1.5. 线程上下文类加载器

使用线程上下文类加载器，可以在执行线程中抛弃双亲委派加载链模式，使用线程上下文里的类加载器加载类。

public class CorrectCase

{

   private static IPetFactory petFactory=null;

    public static void testLoader()

    {

        try

        {

            String baseDir = SystemConfig.PET_LIB_PATH;

            FileClassLoader classLoader = new FileClassLoader(baseDir);

            Thread.currentThread().setContextClassLoader(classLoader);

            String className = SystemConfig.PET_FACTORY_CLASS;

            petFactory = FactoryManager.getInstance(className);

            Class petFactoryClass = classLoader.loadClass(className);

            Logger.info("显示petFactoryClass 的ClassLoader tree:");

            ClassLoaderUtil.showLoader4Class(petFactoryClass);

        } catch (ClassNotFoundException e)

        {

            e.printStackTrace();

        }

    }

    public static void showPet()

    {

        IPet dog=petFactory.buildePet(IPet.Type.DOG);

        dog.sayHello();

    }

    public static void main(String[] args)

    {

        testLoader();

        showPet();

    }

}

将FileClassLoader设置成为线程上下文加载器，然后，在工厂管理器中，使用线程上限加载器加载：

public class FactoryManager

{

    /**

     * 单例的Pet实例工厂

     */

    private static IPetFactory petFactory;

    /**

     * 已经类名，取得工厂实例

     *

     * @param factoryClassName

     * @return

     */

    public static IPetFactory getInstance(String factoryClassName)

    {

        if (null != petFactory)

        {

            return petFactory;

        }

        if (null == factoryClassName)

        {

            //默认的实现

           factoryClassName ="com.crazymakercircle.petStore.pet.factory.PetFactoryImpl";

        }

        /**

         * 获得线程上下文加载器

         */

        ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();

        try

        {

            Class<?> factoryClass = loader.loadClass(factoryClassName);

            petFactory = (IPetFactory) factoryClass.newInstance();

        } catch (Exception e)

        {

            e.printStackTrace();

        }

        return petFactory;

    }

}

源码：

代码工程: classLoaderDemo.zip

下载地址：在疯狂创客圈QQ群文件共享。

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9. 高级案例2：上下文加载器原理和案例