2009-12-09休息 JAVA类加载器 （转载）

 

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                                                                                                                                                                                                                                                                                               ————tigers20010

从张老师的基础增强课上，我就想深入了解一下类加载器。然后听懂了张老师的课，知道了JAVA类加载的方式，以及实现自己的类加载器的应用。但一直没有自己去编写类加载器，也对class文件的具体处理方式不了解。今日休息，有时间深入了解一下。







一、JAVA有三个类加载器：



1.bootstrap class loader，负责加载系统类，比如jdk的rt.jar包里的类。



2.extension class loader，负责加载jre/lib/ext目录下的所有类。



3.system class loader，负责加载环境变量classpath指向目录下的所有类。







他们三个依次是“父子关系”，因为bootstrap class loader一般是使用C语言编写的，所以用户无法获取它的对象。







当在classpath环境变量中的一个class文件被加载时，system class loader会将class交给父类extension class loader加载，extension class loader会将class交给bootstrap class loader加载。如果bootstrap class loader加载不了，则返回给extension class loader加载，如果extension class loader加载不了，则返回给system class loader加载。







被其中一个加载器成功加载后，便解析class文件。如果class文件中有使用到其他类对象，则继续调用类加载器加载。







有些情况下不希望被用户看到Class文件的明文，比如为了保护软件的安全、防止破解等。《JAVA核心技术第2卷》也有提到编写自己的类加载器，实现加载被加了密的class文件。







下面实现一个自己的类加载器，加载被加密了的class文件：







EasyTest.java用于被自定义类加载器加载。



public class EasyTest {



      public void print(){



            System.out.println("EasyTest,you did it!");



      }



}








Mycipher.java用于加密EasyTest.class。



package cn.itcast.cc.cipher;







import java.io.*;



import java.security.Key;



import javax.crypto.*;







public class MyCipher {



      private Key key = null;



      private String traninfo = null;







      public MyCipher(Key key, String traninfo) {



            this.key = key;



            this.traninfo = traninfo;



      }







      public void cipher(InputStream ins, OutputStream ous) throws IOException {



            // 创建加密输出流



            Cipher cip = null;



            CipherOutputStream cos = null;



            try {



                  cip = Cipher.getInstance(this.traninfo);



                  cip.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, this.key);



                  cos = new CipherOutputStream(ous, cip);



                  // 写出到输入流



                  int len = 0;



                  byte[] buf = new byte[1024];



                  while ((len = ins.read(buf)) != -1) {



                        cos.write(buf, 0, len);



                  }



            } catch (Exception e) {



                  e.printStackTrace();



            } finally {



                  // 释放输入和输出流



                  cos.close();



                  ins.close();



                  ous.close();



            }



      }



}








MyClassLoader.java是自定义类加载器，用于解密被加密后的class文件。



package cn.itcast.cc.classloader;







import java.io.*;



import java.security.Key;



import javax.crypto.*;







public class MyClassLoader extends ClassLoader {



      private Key key = null;



      private String traninfo = null;







      public MyClassLoader(Key key, String traninfo) {



            this.key = key;



            this.traninfo = traninfo;



      }







      @Override



      @SuppressWarnings("unchecked")



      protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {



            // 获取class解密后的字节码



            byte[] classBytes = null;



            try {



                  classBytes = loadClassBytes(name);



            } catch (Exception e) {



                  throw new ClassNotFoundException(name);



            }



           



            // 使用字节码，实例类对象



            String clname = name.substring(name.lastIndexOf("/") + 1, name



                        .lastIndexOf("."));



            Class cl = defineClass(clname, classBytes, 0, classBytes.length);



            if (cl == null)



                  throw new ClassNotFoundException(name);



            return cl;



      }







      private byte[] loadClassBytes(String name) throws IOException {



            // 读入文件



            FileInputStream ins = null;



            ByteArrayOutputStream baos = null;



            CipherInputStream cis = null;



            byte[] result = null;



            try {



                  ins = new FileInputStream(name);



                  Cipher cip = Cipher.getInstance(this.traninfo);



                  cip.init(Cipher.DECRYPT_MODE, this.key);



                  // 使用密码解密class文件



                  cis = new CipherInputStream(ins, cip);



                  baos = new ByteArrayOutputStream();



                  int len = 0;



                  byte[] buf = new byte[1024];



                  while ((len = cis.read(buf)) != -1) {



                        baos.write(buf, 0, len);



                  }



                  result = baos.toByteArray();



            } catch (Exception e) {



                  e.printStackTrace();



            } finally {



                  // 释放流



                  baos.close();



                  cis.close();



                  ins.close();



            }







            return result;



      }



}








Test.java，用于测试自定义类加载器。



package cn.itcast.cc.testcalss;







import java.io.*;



import java.lang.reflect.Method;



import java.security.Key;



import javax.crypto.KeyGenerator;



import cn.itcast.cc.cipher.MyCipher;



import cn.itcast.cc.classloader.MyClassLoader;







public class Test {



      public static void main(String[] args) {



            KeyGenerator keyGen;



            try {



                  // 创建密钥



                  keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");



                  keyGen.init(128);



                  Key key = keyGen.generateKey();



                  keyGen = null;







                  MyCipher mc = new MyCipher(key,"AES/ECB/PKCS5Padding");



                  mc.cipher(new FileInputStream(new File("C:/EasyTestbak.class")),



                              new FileOutputStream(new File("C:/EasyTest.class")));







                  MyClassLoader mcl = new MyClassLoader(key,"AES/ECB/PKCS5Padding");



                 



                  Class clazz = mcl.loadClass("C:/EasyTest.class");



                  Method meth = clazz.getMethod("print", null);



                  meth.invoke(clazz.newInstance(), null);







            } catch (Exception e1) {



                  e1.printStackTrace();



            }



      }



}








注意：将EasyTest.java编译后放到C盘：C:/EasyTestbak.class







例子写的不干净，主要是为了演示自定义类加载器！







            学习了tomcat 和 servlet以来便对它们的实现机制比较感兴趣，虽然已经弄懂了他们简单的实现原理。但今日看到《实现自己的类加载器》这篇文章时，让对有了更深入的了解。在tomcat的webapps目录下的所有WEB应用中的class文件和jar文件，都是在Tomcat启动时将全路径记录到URLClassloader中。需要什么类，直接调用URLClassloader.loaderclass()方法即可！







            我原本想自己找到class文件的全路径，然后调用class.forname的方法不也可以吗？但如果有JAR包，我还需要使用JARInputstream读入，然后再搜索吗？这样太麻烦，所以还是使用URLClassloader比较好，它全处理了。

    它的实现原理，请看《实现自己的类加载器》 http://ajava.org/course/java/14990.html。











参考文献：《实现自己的类加载器》 http://ajava.org/course/java/14990.html