JAVA基础知识之JVM-——自定义类加载器

JVM中除了根加载器之外其他加载器都是ClassLoader的子类实例， 可以通过扩展ClassLoader的子类，通过重写方法来实现自定义的类加载器。

ClassLoader中有两个关键的方法如下，

• loadClass(...)， 系统调用这个方法来加载指定类的Class对象

　　在这个方法中，一般需要做四件事，先后顺序如下，

1. findLoadedClass(..)看是否已经加载类——加载器的缓存机制
2. 在父加载器上调用loadClass(..)， 父加载器为null，则使用根加载器加载——加载器的父类委托机制
3. 调用findClass方法查找类

• findClass(...)，根据名称查找类

ClassLoader中还有一个核心方法 Class defineClass(...)，它负责将class文件读入字节数组，并把它转为Class对象。

所以如果需要自定义加载器，只需要重写findClass(...)方法就行了。因为loadClass不仅用到了缓存机制和父类委托机制，还直接调用了findClass类。

下面是一个简单例子来实现自定义加载器， 这个程序通过重写findClass实现自定义类的加载机制，让它在加载之前先编译源文件，这样就实现运行java文件之前先编译它， 从而可以通过这个程序直接执行java源文件。

 import java.io.File;
 import java.io.FileInputStream;
 import java.io.IOException;
 import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
 import java.lang.reflect.Method;

 public class MyClassLoader extends ClassLoader{
     // 读取一个文件的内容
     private byte[] getBytes(String filename) throws IOException {
         File file = new File(filename);
         long len = file.length();
         byte[] raw = new byte[(int)len];
         try {
             FileInputStream fin = new FileInputStream(file);
             //一次读取class文件的全部二进制数据
             int r = fin.read(raw);
             if (r != len) {
                 throw new IOException("无法读取全部文件: "+r+" != "+raw);
             }
             return raw;
         } catch (IOException e) {
             throw e;
         }
     }

     //定义编译指定java文件的方法
     private boolean compile(String javaFile) throws IOException{
         System.out.println("MyClassLoader: " + "正在编译 " + javaFile);
         Process p = Runtime.getRuntime().exec("javac " + javaFile);
         try {
             //其他线程都等这个线程完成
             p.waitFor();
         } catch (InterruptedException e) {
             System.out.println(e);
         }
         //获取javac线程的退出值
         int ret = p.exitValue();
         return ret == 0;
     }

     //重写ClassLoader的findClass方法
     protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
         Class clazz = null;
         // 将包路径中的点（.）替换成斜杠(/)
         String fileStub = name.replace(".", "/");
         String javaFilename = fileStub + ".java";
         String classFilename = fileStub + ".class";
         File javaFile = new File(javaFilename);
         File classFile = new File(classFilename);
         //当指定java源文件存在，且class文件不存在，或者java源文件的修改时间比class文件的修改文件更晚时，重新编译
         if (javaFile.exists() && (!classFile.exists()
                 || javaFile.lastModified() > classFile.lastModified())) {
             try {
                 //如果编译失败，或者该class不存在
                 if (!compile(javaFilename) || !classFile.exists()) {
                     throw new ClassNotFoundException("ClassNotFoundException " + javaFilename);
                 }
             } catch (IOException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
         }

         //如果class文件存在，将其转换为Class对象
         if (classFile.exists()) {
             try {
                 //将class文件的二进制数据读入数组
                 byte[] raw = getBytes(classFilename);
                 //调用ClassLoader的defineClass方法将class文件转换成Class对象
                 clazz = defineClass(name, raw, 0, raw.length);
             } catch (IOException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
         }

         // 如果clazz为null， 表明失败， 则抛出异常
         if (clazz == null) {
             throw new ClassNotFoundException(name);
         }

         return clazz;
     }

     public static void main(String[] args) throws Exception {
         // 如果运行该程序时没有参数，即没有目标类

         if (args.length < 1) {

             System.out.println("缺少目标类，请安如下格式运行Java源文件");
             System.out.println("java MyClassLoader ClassName");
         }

         //第一个参数是要运行的类
         String progClass = args[0];

         //剩下的参数将做为目标运行时的参数
         //将这些参数复制到一个新的数组中
         String[] progArgs = new String[args.length - 1];
         System.arraycopy(args, 1, progArgs, 0 , progArgs.length);
         MyClassLoader mcl = new MyClassLoader();
         //加载需要运行的类
         Class<?> clazz = mcl.loadClass(progClass);
         //获取需要运行类的主方法
         Method main = clazz.getMethod("main", (new String[0]).getClass());
         Object argsArray[] = {progArgs};
         main.invoke(null, argsArray);
     }
 }

下面写一个测试用的类，

 public class Test{
     public static void main(String[] args) throws Exception {
         System.out.println("this is Test");
     }
 }

使用 java MyClassLoader Test 执行程序

自定义类加载器的意义

自定义加载类，还能实现以下重要功能，

• 执行代码前自动验证代码签名
• 根据用户提供的密码解密代码， 从而实现代码混淆器来防止代码被反编译*.class文件
• 根据需求动态地加载类
• 根据需求把其他数据以字节码的形式加载到应用中