聊聊 ClassLoader 是如何查找资源的
ClassLoader作用
classloader这个写业务代码的童鞋们,应该很少用到,但是写框架的应该很熟悉。这个类负责Java底层的类的加载和查找,简单滴说Java 的所有类都是由它负责将class文件加载到JVM
这篇文章主要是讲解,ClassLoader是如何查找和加载类的
常用的ClassLoader
①:BootStrapClassloader 负责加载jre下面的核心类
②:ExtClassLoader 负责加载jre/ext下面的类
③:AppClassloader 负责加载classpath下面的类或者jar,这个classpath很广,包括(我们平常能接触到也就是这个AppClassload)
①:jre/lib下面的部分包
②:web项目的classpath路径下的所有的类和资源
③:web项目依赖的第三方jar包
④:自定义classloader
如果有兴趣的话,你们可以分别打印出每个classloader管理的资源,代码如下
public static void print(){
URL[] bootStrapUrls = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
System.out.println("-----------boot-----------------");
for(URL url : bootStrapUrls)
System.out.println(url);
System.out.println("-----------boot-----------------"); URLClassLoader extClassLoader = (URLClassLoader)Thread.currentThread().getContextClassLoader().getParent();
URL[] extUrls = extClassLoader.getURLs();
System.out.println("-----------ext-----------------");
for(URL url : extUrls)
System.out.println(url);
System.out.println("-----------ext-----------------"); URLClassLoader appClassLoad = (URLClassLoader)Thread.currentThread().getContextClassLoader();
URL[] appClassLoadUrls = appClassLoad.getURLs();
System.out.println("-----------appClassloader-----------------");
for(URL url : appClassLoadUrls)
System.out.println(url);
System.out.println("-----------appClassloader-----------------"); String var1 = System.getProperty("java.class.path");
System.out.println("classpath:"+var1);
}
ClassLoader如何发现资源
①:A.class.getResourceAsStream(resource)
②:A.class.getClassLoader().getResourceAsStream("")
③:Class.forName("").newInstance();
上面的代码大家熟悉不,我相信很多人都用过,但是用的时候都很迷茫,每次用的时候一旦出错,都不知道为啥出错,怎么修改(内心都是why? why? why?)到底是为啥呀 ???下面我们就聊聊这个Classloader的原理
这段是基础介绍,如果大家知道可以跳过
一,各个Classloader的关系直接上图(双亲委托机制)
查找一个.class文件时,从上图可以看到,
①:查找资源的时候appClassloader会将查找任务先委托给自己的上级ExtClassloader
②:ExtClassloader会将查找任务先委托给上级BootStrapClassloader
③:只有在上级查找不到情况下,自己再负责查找资源并加载
经典加载代码 Thread.currentThread().getContextClassLoader().loadClass("");
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
} if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
c = findClass(name); // this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
这段是基础介绍,如果大家知道可以跳过
问题
问题1:每个classloader 管理的资源存储在什么地方
问题2:项目依赖的jar包本身还要依赖第三jar包,此时classloader又该如何处理
示例
main方法执行后,JVM是如何加载main方法所在的类
首先大家要知道JVM是不会傻傻的在启动时候,直接将程序中所有的类和资源都加载进内存,JVM秉承的设计原则就是,用时再加载,不用的时候,你就歇着吧(JVM作为BOSS 很抠的哈),那么JVM是怎么加载main方法所在的类尼
①:程序启动的时候,JVM负责先装载所有的classLoader(这一部分,大家不用深究,具体JVM怎么下指令的,这个东西是底层做的,我们也看不懂),我们只需要知道JVM帮忙实例化了sun.misc.Launcher这个类,在这个构造函数中
,装载所有的Classloader(主意:BootstrapClassloader不归它管,你可以理解BootstrapClassloader为JVM直辖(就像直辖市一样))
public Launcher() {
Launcher.ExtClassLoader var1;
try {
//加载ExtClassload
var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
} catch (IOException var10) {
throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
} try {
//加载AppClassLoad
this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
} catch (IOException var9) {
throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
} Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);
String var2 = System.getProperty("java.security.manager");
if(var2 != null) {
SecurityManager var3 = null;
if(!"".equals(var2) && !"default".equals(var2)) {
try {
var3 = (SecurityManager)this.loader.loadClass(var2).newInstance();
} catch (IllegalAccessException var5) {
;
} catch (InstantiationException var6) {
;
} catch (ClassNotFoundException var7) {
;
} catch (ClassCastException var8) {
;
}
} else {
var3 = new SecurityManager();
} if(var3 == null) {
throw new InternalError("Could not create SecurityManager: " + var2);
} System.setSecurityManager(var3);
} }
②:加载main方法所在的类如:A,调用的部分流程如下:最终调用Classloader.loadClass这个方法加载A类,这个类(典型的双亲委托模式实例)
③:带着问题分析一下ClassLoader.loadClass 这个类
从上文得知findClass() 这个方法是具体负责加载资源,但是你点击进去会发现这是一个为空实现,看看这个类的继承关系,AppClassLoader父类为URLClassLoader,我们到URLclassLoader上看看
其实到这里,我们已经可以看到,其实是类查找和加载UCP 这个对象操作,UCP(是URLClasspath这个类的实例)
ps:这里的涉及到缓存的代码,暂时不要看(如:getLookUpCache()),基本上都无法名中(反正我debug的时候,没啥用)
重点来啦,要看懂上述这段代码,就不的不提一下上面讲的那个类URLClassPath 和URLClassPath.loader这个内部类
path:初始化类加载器的时候,设置类记载器管理的默认资源列表(比如appclassLoader 这个类加载器,这个path中主要存储的是项目依赖的jar包路径(不包括此ar包依赖的第三方jar),jre/lib下的部分jar)
urls:其实初始化完成以后应该和path一样,区别在于urls还会解决这个问题(问题2:项目依赖的jar包本身还要依赖第三jar包,此时classloader又该如何处理),
也就是说,urls初始化完成以后,还会去加载jar包依赖的第三方jar包,怎么加载的(下面分析)(这是一个栈的数据结构,先进后出)
loaders:这个属性有点强啦,是资源抽象(URLClassPath.loader)的列表,提供一个非常关键的方法 Resource getResource(String var1, boolean var2) ,负责匹配资源(或者说在这个资源中能不能找到这个要加载的类)
URLClassPath.loader 有2个具体的实现类,每个都重写了getResource这个方法
lamp 这个其实作用不是很大,做一个缓存的作用,如果URLClassPath.loader实例化过啦,直接从缓存中取出,不用重新实例化啦
那么我们现在再来分析一下,getLoader这个方法
private synchronized URLClassPath.Loader getLoader(int var1) {
if(this.closed) {
return null;
} else {
//这里不用if用while,原因是loader存在重复加载,此时缓存已经有啦(证明这个loader是无法找到这个资源),
//直接获取下一个loader即可(项目依赖的jar包很多,存在多个jar包在依赖其他的同一个jar包很正常,
//如:每个jar包都需要日志相关的jar)
while(this.loaders.size() < var1 + 1) {
Stack var3 = this.urls;
URL var2;
synchronized(this.urls) {
//urls都空即当前这个classloader无法加载这个类
if(this.urls.empty()) {
return null;
} var2 = (URL)this.urls.pop();
} String var9 = URLUtil.urlNoFragString(var2);
if(!this.lmap.containsKey(var9)) {
URLClassPath.Loader var4;
try {
var4 = this.getLoader(var2);
//这个地方主要是解决问题2(有兴趣可以看看它的实现类,JarLoader,简单滴讲就是读取MANIFEST.MF中的classpath这个字段),问题2:项目依赖的jar包本身还要依赖第三jar包,此时classloader又该如何处理
URL[] var5 = var4.getClassPath();
if(var5 != null) {
this.push(var5);
}
} catch (IOException var6) {
continue;
} catch (SecurityException var7) {
if(DEBUG) {
System.err.println("Failed to access " + var2 + ", " + var7);
}
continue;
} this.validateLookupCache(this.loaders.size(), var9);
this.loaders.add(var4);
this.lmap.put(var9, var4);
}
} if(DEBUG_LOOKUP_CACHE) {
System.out.println("NOCACHE: Loading from : " + var1);
}
return (URLClassPath.Loader)this.loaders.get(var1);
}
}
给大家画了一张简单时序图
简单总结
整个classloader加载思想就是:将classloader能够管理的资源交给URLClasspath,将查找这个脏活交给这个loader内部类,通过调用getResource()来确定是否有能力加载
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