类加载器

一、概述：

1、定义：简单说，类加载器就是加载类的工具。

当出现一个类，用到此类的时候，Java虚拟机首先将类字节码加载进内存，

通常字节码的原始信息放在硬盘上的classpath指定的目录下。

2、类加载器作用：将.class文件中的内容加载进内存进行处理，

处理完后的结果就是字节码。

3、默认类加载器：

1）Java虚拟机中可安装多个类加载器，系统默认的有三个主要的，

每个类负责加载特定位置的类：BootStrap、ExtClassLoader、AppClassLoader

2）BootStrap--顶级类加载器：

类加载器本身也是Java类，因为它是Java类，本身也需要加载器加载，

显然必须有第一个类加载器而不是java类的，这正是BootStrap。

它是嵌套在Java虚拟机内核中的，已启动即出现在虚拟机中，

是用c++写的一段二进制代码。所以不能通过java程序获取其名字，

获得的只能是null。

4、Java虚拟机中的所有类加载器采用子父关系的树形结构进行组织，

在实例化每个类加载器对象或默认采用系统类加载器作为其父级类加载器。

2、类加载器的委托机制

l 当Java虚拟机要加载一个类时，到底派出哪个类加载器去加载呢？

1．首先当前线程的类加载器去加载线程中的第一个类。

2．如果类A中引用了类B，Java虚拟机将使用加载类A的类装载器来加载类B。

3．还可以直接调用ClassLoader.loadClass()方法来指定某个类加载器去加载某个类。

l 每个类加载器加载类时，又先委托给其上级类加载器。

1．当所有祖宗类加载器没有加载到类，回到发起者类加载器，还加载不了，

则抛ClassNotFoundException，不是再去找发起者类加载器的儿子，

因为没有getChild方法，即使有，那有多个儿子，找哪一个呢？

2．对着类加载器的层次结构图和委托加载原理，

解释先前将ClassLoaderTest输出成jre/lib/ext目录下的itcast.jar包中后，

运行结果为ExtClassLoader的原因。

每个ClassLoader本身只能分别加载特定位置和目录中的类，

但它们可以委托其他的类装载器去加载类，这就是类加载器的委托模式。

类装载器一级级委托到BootStrap类加载器，当BootStrap无法加载当前所要加载的类时，

然后才一级级回退到子孙类装载器去进行真正的加载。当回退到最初的类装载器时，

如果它自己也不能完成类的装载，那就应报告ClassNotFoundException异常。

有一道面试，能不能自己写个类叫java.lang.System，为了不让我们写System类，

类加载采用委托机制，这样可以保证爸爸们优先，

也就是总是使用爸爸们能找到的类，这样总是使用java系统提供的System。

把先前编写的类加入到jdk的rt.jar中，会有怎样的效果呢？

不行!!!看来是不能随意将自己的class文件加入进rt.jar文件中的。

编写自己的类加载器(需要再仔细看一遍，不是太懂)

知识讲解：

自定义的类加载器的必须继承ClassLoader

loadClass方法（直接继承，省去委托机制的编写）与findClass方法（覆盖这个就行了）

defineClass方法

编程步骤：

编写一个对文件内容进行简单加密的程序。

编写了一个自己的类装载器，可实现对加密过的类进行装载和解密。

编写一个程序调用类加载器加载类，在源程序中不能用该类名定义引用变量，

因为编译器无法识别这个类。程序中可以除了使用ClassLoader.load方法之外，

还可以使用设置线程的上下文类加载器或者系统类加载器，然后再使用Class.forName。

实验步骤：

对不带包名的class文件进行加密，加密结果存放到另外一个目录，

例如： java MyClassLoader MyTest.class F:\itcast

运行加载类的程序，结果能够被正常加载，

但打印出来的类装载器名称为AppClassLoader：java MyClassLoader MyTest F:\itcast

用加密后的类文件替换CLASSPATH环境下的类文件，再执行上一步操作就出问题了，错误说明是AppClassLoader类装载器装载失败。

删除CLASSPATH环境下的类文件，再执行上一步操作就没问题了。

import java.io.*;

import java.lang.reflect.*;

public class MyClassLoader extends ClassLoader

{

private String path = null;

public MyClassLoader(String path) throws Exception//检查文件是否存在

{

File f = new File(path);

if(!f.isDirectory())

{

throw new RuntimeException(path + " is not a directory");

}

this.path = path;

}

public Class findClass(String name) //throws Exception //为什么不能抛出

{

try

{

File f = new File(path,name.substring(name.lastIndexOf('.')+1) + ".class");

FileInputStream fis = new FileInputStream(f);

ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();

cypher(fis,bos);

byte [] buf = bos.toByteArray();

fis.close();

bos.close();

return defineClass(name,buf,0,buf.length);

}catch(Exception e)

{

throw new ClassNotFoundException(name + " is not found!");

}

return null;

}

public static void cypher(InputStream istream,OutputStream ostream) throws Exception

{

//下面这段代码可能遇到255的字节，当成byte就成了-1

/*byte b = 0;

while((b = (byte)istream.read()) != -1)

{

ostream.write(b ^ 0xff);

}*/

int b = 0;

while((b = istream.read()) != -1)

{

ostream.write(((byte)b) ^ 0xff);

}

}

public static void main(String [] args) throws Exception

{

//下面省略了错误检查

if(!args[0].endsWith("class"))

{

ClassLoader loader = new MyClassLoader(args[1]);

Class cls = loader.loadClass(args[0]);

/*

让自定义类继承Date类

System.out.println(cls.getClassLoader().getClass().getName());

java.util.Date d = (java.util.Date)cls.newInstance();

System.out.println(d.toString());

*/

//Method m = cls.getMethod("test",null);//在jdk1.5中报警告，为什么？

Method m = cls.getMethod("test");

//m.invoke(cls.newInstance(),null);

m.invoke(cls.newInstance());

//((Test)cls.newInstance()).test();

return;

}

else

{

FileInputStream fis = new FileInputStream(args[0]);

File f = new File(args[1], new File(args[0]).getName());//不用检查目录最后是否有目录分割符

FileOutputStream fos = new FileOutputStream(f);

cypher(fis,fos);

fis.close();

fos.close();

}

}

}

//类加载器不能加载这种非public的类

/*

Exception in thread "main" java.lang.IllegalAccessException: Class MyClassLoader

can not access a member of class MyTest with modifiers ""

*/

/*

class MyTest

{

public void test()

{

System.out.println("hello,www.it315.org");

}

}

*/

3、一个类加载器的高级问题分析

编写一个能打印出自己的类加载器名称和当前类加载器的父子结构关系链的MyServlet，

正常发布后，看到打印结果为WebAppClassloader。

把MyServlet.class文件打jar包，放到ext目录中，

重启tomcat，发现找不到HttpServlet的错误。

把servlet.jar也放到ext目录中，问题解决了，打印的结果是ExtclassLoader 。

代理的概念与作用

1、引入:

为已存在的多个具有相同接口的目标类的各个方法增加一些系统功能，

例如，异常处理、日志、计算方法的运行时间、事务管理、等等，你准备如何做？

编写一个与目标类具有相同接口的代理类，

代理类的每个方法调用目标类的相同方法，并在调用方法时加上系统功能的代码。

2、代理类的优点：

如果采用工厂模式和配置文件的方式进行管理，则不需要修改客户端程序，

在配置文件中配置是使用目标类、还是代理类，这样以后很容易切换，

譬如，想要日志功能时就配置代理类，否则配置目标类，

这样，增加系统功能很容易，以后运行一段时间后，又想去掉系统功能也很容易。

目标类： 代理类：

class X{ Xproxy{

void sayHello(){ void sayHello(){

syso:Hello; startTime

} X. sayHello();

} endTime;}}

一般用接口来引用其子类，如：Collectioncoll = new ArrayList();

AOP

系统中存在交叉业务，一个交叉业务就是要切入到系统中的一个方面，如下所示：

安全 事务 日志

StudentService ------ ---------- ------------ -------------

CourseService ------ ---------- ------------ -------------

MiscService ------ ---------- ------------ -------------

用具体的程序代码描述交叉业务：

method1 method2 method3

{ { {

------------------------------------------------------切面

.... .... ......

------------------------------------------------------切面

} } }

交叉业务的编程问题即为面向方面的编程（Aspect oriented program ,简称AOP），

AOP的目标就是要使交叉业务模块化。可以采用将切面代码移动到原始方法的周围，

这与直接在方法中编写切面代码的运行效果是一样的，如下所示：

------------------------------------------------------切面

func1 func2 func3

{ { {

.... .... ......

} } }

------------------------------------------------------切面

使用代理技术正好可以解决这种问题，代理是实现AOP功能的核心和关键技术。

安全，事务，日志等功能要贯穿到好多个模块中，所以，它们就是交叉业务

重要原则：不要把供货商暴露给你的客户

5、动态代理技术

1、要为系统中的各种接口的类增加代理功能，那将需要太多的代理类，

全部采用静态代理方式，将是一件非常麻烦的事情！写成百上千个代理类，是不是太累！

2、JVM可以在运行期动态生成出类的字节码，这种动态生成的类往往被用作代理类，即动态代理类。

3、JVM生成的动态类必须实现一个或多个接口，

所以，JVM生成的动态类只能用作具有相同接口的目标类的代理。

4、CGLIB库可以动态生成一个类的子类，一个类的子类也可以用作该类的代理，

所以，如果要为一个没有实现接口的类生成动态代理类，那么可以使用CGLIB库。

5、代理类的各个方法中通常除了要调用目标的相应方法和对外返回目标返回的结果外，

还可以在代理方法中的如下四个位置加上系统功能代码：

1）在调用目标方法之前

2）在调用目标方法之后

3）在调用目标方法前后

4）在处理目标方法异常的catch块中

6、分析JVM动态生成的类

总结思考：让jvm创建动态类及其实例对象，需要给它提供哪些信息?

三个方面：

1、生成的类中有哪些方法，通过让其实现哪些接口的方式进行告知；

2、产生的类字节码必须有个一个关联的类加载器对象；

3、生成的类中的方法的代码是怎样的，也得由我们提供。

把我们的代码写在一个约定好了接口对象的方法中，把对象传给它，

它调用我的方法，即相当于插入了我的代码。提供执行代码的对象就是那个InvocationHandler对象，

它是在创建动态类的实例对象的构造方法时传递进去的。

在上面的InvocationHandler对象的invoke方法中加一点代码，

就可以看到这些代码被调用运行了。

用newProxyInstance（）方法直接一步就创建出代理对象。

总结分析动态代理类的统计原理和结构：

1、怎样将目标传进去：

1）直接在InvocationHandler实现类中创建目标类的实例对象，可看运行效果和加入日志代码，但是毫无意义。

2）为InvocationHandler实现类注入目标的实例对象，不能采用匿名内部类的形式了。

3）让匿名内部类的InvocationHandler实现类访问外面的方法中的目标类实例对象的final类型的引用变量。

2、动态代理的工作原理：

1）Client(客户端)调用代理，代理的构造方法接受一个InvocationHandler，client调用代理的各个方法，

代理的各个方法请求转发给刚才通过构造方法传入的handler对象，

又把各请求分发给目标的相应的方法。就是将handler封装起来，

其中this引用了当前的放(发来什么请求就接受哪个方法)。

猜想分析动态生成的类的内部代码：

1、动态生成的类实现了Collection接口（可以实现若干接口），

生成的类有Collection接口中的所有方法和一个如下接受InvocationHandler参数的构造方法。

2、构造方法接受一个InvocationHandler对象，接受对象了要干什么用呢？该方法内部的代码会是怎样的呢？

实现Collection接口的动态类中的各个方法的代码又是怎样的呢？

InvocationHandler接口中定义的invoke方法接受的三个参数又是什么意思？图解说明如下：

分析为什么动态类的实例对象的getClass()方法返回了正确结果呢？

为何动态类的实例对象的getClass()方法返回了正确结果，而没调用invoke方法：

因为代理类从Object上继承了许多方法，其中只对三个方法（hashCode、equals和toString）进行开发，

委托给handler去自行处理，对于它身上其他方法不会交给代理类去实现，

所以对于getClass()方法，还是由Object本身实现的。即proxy3.getClass()，

该是什么结果还是什么结果，并不会交给invoke方法处理。