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Android插件化开发基础之Java类加载器与双亲委派模型

發(fā)布時(shí)間：2023/12/4 Android 36 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Android插件化开发基础之Java类加载器与双亲委派模型小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

類加載器

Java虛擬機(jī)類加載過程是把Class類文件加載到內(nèi)存，并對(duì)Class文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、轉(zhuǎn)換解析和初始化，最終形成可以被虛擬機(jī)直接使用的java類型的過程。

在加載階段，java虛擬機(jī)需要完成以下3件事：

a.通過一個(gè)類的全限定名來獲取定義此類的二進(jìn)制字節(jié)流。

b.將定義類的二進(jìn)制字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

c.在java堆中生成一個(gè)代表該類的java.lang.Class對(duì)象，作為方法區(qū)數(shù)據(jù)的訪問入口。

而類的加載過程是通過類加載器完成的。

在Java中，任意一個(gè)類都需要由加載它的類加載器和這個(gè)類本身一同確定其在java虛擬機(jī)中的唯一性，即比較兩個(gè)類是否相等，只有在這兩個(gè)類是由同一個(gè)類加載器加載的前提之下才有意義，否則，即使這兩個(gè)類來源于同一個(gè)Class類文件，只要加載它的類加載器不相同，那么這兩個(gè)類必定不相等(這里的相等包括代表類的Class對(duì)象的equals()方法、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法和instanceof關(guān)鍵字的結(jié)果)。

加載類的開放性

類加載器（ClassLoader）是Java語言的一項(xiàng)創(chuàng)新，也是Java流行的一個(gè)重要原因。在類加載的第一階段“加載”過程中，需要通過一個(gè)類的全限定名來獲取定義此類的二進(jìn)制字節(jié)流，完成這個(gè)動(dòng)作的代碼塊就是類加載器。這一動(dòng)作是放在Java虛擬機(jī)外部去實(shí)現(xiàn)的，以便讓應(yīng)用程序自己決定如何獲取所需的類。

虛擬機(jī)規(guī)范并沒有指明二進(jìn)制字節(jié)流要從一個(gè)Class文件獲取，或者說根本沒有指明從哪里獲取、怎樣獲取。這種開放使得Java在很多領(lǐng)域得到充分運(yùn)用，例如：

從ZIP包中讀取，這很常見，成為JAR，EAR，WAR格式的基礎(chǔ)
從網(wǎng)絡(luò)中獲取，最典型的應(yīng)用就是Applet
運(yùn)行時(shí)計(jì)算生成，最典型的是動(dòng)態(tài)代理技術(shù)，在java.lang.reflect.Proxy中，就是用了ProxyGenerator.generateProxyClass來為特定接口生成形式為“*$Proxy”的代理類的二進(jìn)制字節(jié)流
有其他文件生成，最典型的JSP應(yīng)用，由JSP文件生成對(duì)應(yīng)的Class類?
……

類加載器與類的唯一性

類加載器雖然只用于實(shí)現(xiàn)類的加載動(dòng)作，但是對(duì)于任意一個(gè)類，都需要由加載它的類加載器和這個(gè)類本身共同確立其在Java虛擬機(jī)中的唯一性。通俗的說，JVM中兩個(gè)類是否“相等”，首先就必須是同一個(gè)類加載器加載的，否則，即使這兩個(gè)類來源于同一個(gè)Class文件，被同一個(gè)虛擬機(jī)加載，只要類加載器不同，那么這兩個(gè)類必定是不相等的。

這里的“相等”，包括代表類的Class對(duì)象的equals()方法、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法的返回結(jié)果，也包括使用instanceof關(guān)鍵字做對(duì)象所屬關(guān)系判定等情況。

以下代碼說明了不同的類加載器對(duì)instanceof關(guān)鍵字運(yùn)算的結(jié)果的影響。

package com.jvm.classloading;import java.io.IOException; import java.io.InputStream;/*** 類加載器在類相等判斷中的影響* * instanceof關(guān)鍵字* */public class ClassLoaderTest {public static void main(String[] args) throws Exception {// 自定義類加載器ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {@Overridepublic Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {try {String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);if (is == null) {return super.loadClass(fileName);}byte[] b = new byte[is.available()];is.read(b);return defineClass(name, b, 0, b.length); } catch (IOException e) {throw new ClassNotFoundException();}}};// 使用ClassLoaderTest的類加載器加載本類Object obj1 = ClassLoaderTest.class.getClassLoader().loadClass("com.jvm.classloading.ClassLoaderTest").newInstance();System.out.println(obj1.getClass());System.out.println(obj1 instanceof com.jvm.classloading.ClassLoaderTest);// 使用自定義類加載器加載本類Object obj2 = myLoader.loadClass("com.jvm.classloading.ClassLoaderTest").newInstance();System.out.println(obj2.getClass());System.out.println(obj2 instanceof com.jvm.classloading.ClassLoaderTest);} }

輸出結(jié)果：

class com.jvm.classloading.ClassLoaderTest true class com.jvm.classloading.ClassLoaderTest false

myLoader是自定義的類加載器，可以用來加載與自己在同一路徑下的Class文件。main函數(shù)的第一部分使用系統(tǒng)加載主類ClassLoaderTest的類加載器加載ClassLoaderTest，輸出顯示，obj1的所屬類型檢查正確，這是虛擬機(jī)中有2個(gè)ClassLoaderTest類，一個(gè)是主類，另一個(gè)是main()方法中加載的類，由于這兩個(gè)類使用同一個(gè)類加載器加載并且來源于同一個(gè)Class文件，因此這兩個(gè)類是完全相同的。

第二部分使用自定義的類加載器加載ClassLoaderTest，class com.jvm.classloading.ClassLoderTest顯示，obj2確實(shí)是類com.jvm.classloading.ClassLoaderTest實(shí)例化出來的對(duì)象，但是第二句輸出false。此時(shí)虛擬機(jī)中有3個(gè)ClassLoaderTest類，由于第3個(gè)類的類加載器與前面2個(gè)類加載器不同，雖然來源于同一個(gè)Class文件，但它是一個(gè)獨(dú)立的類，所屬類型檢查是返回結(jié)果自然是false。

雙親委派模型

類加載器種類

從Java虛擬機(jī)的角度來說，只存在兩種不同的類加載器：一種是啟動(dòng)類加載器（Bootstrap ClassLoader），這個(gè)類加載器使用C++語言實(shí)現(xiàn)（HotSpot虛擬機(jī)中），是虛擬機(jī)自身的一部分；另一種就是所有其他的類加載器，這些類加載器都有Java語言實(shí)現(xiàn)，獨(dú)立于虛擬機(jī)外部，并且全部繼承自java.lang.ClassLoader。

從開發(fā)者的角度，類加載器可以細(xì)分為：

啟動(dòng)（Bootstrap）類加載器：負(fù)責(zé)將 Java_Home/lib下面的類庫加載到內(nèi)存中（比如rt.jar）。由于引導(dǎo)類加載器涉及到虛擬機(jī)本地實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，開發(fā)者無法直接獲取到啟動(dòng)類加載器的引用，所以不允許直接通過引用進(jìn)行操作。
標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展（Extension）類加載器：是由 Sun 的 ExtClassLoader（sun.misc.Launcher$ExtClassLoader）實(shí)現(xiàn)的。它負(fù)責(zé)將Java_Home /lib/ext或者由系統(tǒng)變量 java.ext.dir指定位置中的類庫加載到內(nèi)存中。開發(fā)者可以直接使用標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展類加載器。
應(yīng)用程序（Application）類加載器：是由 Sun 的 AppClassLoader（sun.misc.Launcher$AppClassLoader）實(shí)現(xiàn)的。它負(fù)責(zé)將系統(tǒng)類路徑（CLASSPATH）中指定的類庫加載到內(nèi)存中。開發(fā)者可以直接使用系統(tǒng)類加載器。由于這個(gè)類加載器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，因此一般稱為系統(tǒng)（System）加載器。

除此之外，還有自定義的類加載器，它們之間的層次關(guān)系被稱為類加載器的雙親委派模型。該模型要求除了頂層的啟動(dòng)類加載器外，其余的類加載器都應(yīng)該有自己的父類加載器，而這種父子關(guān)系一般通過組合（Composition）關(guān)系來實(shí)現(xiàn)，而不是通過繼承（Inheritance）。

雙親委派模型

雙親委派模型過程

某個(gè)特定的類加載器在接到加載類的請(qǐng)求時(shí)，首先將加載任務(wù)委托給父類加載器，依次遞歸，如果父類加載器可以完成類加載任務(wù)，就成功返回；只有父類加載器無法完成此加載任務(wù)時(shí)，才自己去加載。

使用雙親委派模型的好處在于Java類隨著它的類加載器一起具備了一種帶有優(yōu)先級(jí)的層次關(guān)系。例如類java.lang.Object，它存在在rt.jar中，無論哪一個(gè)類加載器要加載這個(gè)類，最終都是委派給處于模型最頂端的Bootstrap ClassLoader進(jìn)行加載，因此Object類在程序的各種類加載器環(huán)境中都是同一個(gè)類。相反，如果沒有雙親委派模型而是由各個(gè)類加載器自行加載的話，如果用戶編寫了一個(gè)java.lang.Object的同名類并放在ClassPath中，那系統(tǒng)中將會(huì)出現(xiàn)多個(gè)不同的Object類，程序?qū)⒒靵y。因此，如果開發(fā)者嘗試編寫一個(gè)與rt.jar類庫中重名的Java類，可以正常編譯，但是永遠(yuǎn)無法被加載運(yùn)行。

雙親委派模型的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法中，先檢查是否已經(jīng)被加載過，若沒有加載則調(diào)用父類加載器的loadClass()方法，若父加載器為空則默認(rèn)使用啟動(dòng)類加載器作為父加載器。如果父加載失敗，則拋出ClassNotFoundException異常后，再調(diào)用自己的findClass()方法進(jìn)行加載。

protected synchronized Class<?> loadClass(String name,boolean resolve)throws ClassNotFoundException{//check the class has been loaded or notClass c = findLoadedClass(name);if(c == null){try{if(parent != null){c = parent.loadClass(name,false);}else{c = findBootstrapClassOrNull(name);}}catch(ClassNotFoundException e){//if throws the exception ,the father can not complete the load}if(c == null){c = findClass(name);}}if(resolve){resolveClass(c);}return c; }

注意，雙親委派模型是Java設(shè)計(jì)者推薦給開發(fā)者的類加載器的實(shí)現(xiàn)方式，并不是強(qiáng)制規(guī)定的。大多數(shù)的類加載器都遵循這個(gè)模型，但是JDK中也有較大規(guī)模破壞雙親模型的情況，例如線程上下文類加載器（Thread Context ClassLoader）的出現(xiàn)，具體分析可以參見周志明著《深入理解Java虛擬機(jī)》。

參考?
1、周志明，深入理解Java虛擬機(jī)：JVM高級(jí)特性與最佳實(shí)踐，機(jī)械工業(yè)出版社?
2、Alexia(minmin)博客，http://www.cnblogs.com/lanxuezaipiao/p/4138511.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Android插件化开发基础之Java类加载器与双亲委派模型的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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