Java類(lèi)加載內(nèi)幕
作者：Binildas Christudas 01/26/2005
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Binildas;
purplerain原文地址:
http://www.onjava.com/pub/a/onjava/2005/01/26/classloading.html中文地址:
http://www.matrix.org.cn/resource/article/43/43875_Class_Loading.html關(guān)鍵詞： Java Class Loading
類(lèi)加載是java語(yǔ)言提供的最強(qiáng)大的機(jī)制之一。盡管類(lèi)加載并不是討論的熱點(diǎn)話(huà)題，但所有的編程人員都應(yīng)該了解其工作機(jī)制，明白如何做才能讓其滿(mǎn)足我們的需要。這能有效節(jié)省我們的編碼時(shí)間，從不斷調(diào)試ClassNotFoundException, ClassCastException的工作中解脫出來(lái)。
這篇文章從基礎(chǔ)講起，比如代碼與數(shù)據(jù)的不同之處是什么，他們是如何構(gòu)成一個(gè)實(shí)例或?qū)ο蟮摹Ｈ缓笊钊胩接慾ava虛擬機(jī)（JVM）是如何利用類(lèi)加載器讀取代碼，以及java中類(lèi)加載器的主要類(lèi)型。接著用一個(gè)類(lèi)加載的基本算法看一下類(lèi)加載器如何加載一個(gè)內(nèi)部類(lèi)。本文的下一節(jié)演示一段代碼來(lái)說(shuō)明擴(kuò)展和開(kāi)發(fā)屬于自己的類(lèi)加載器的必要性。緊接著解釋如何使用定制的類(lèi)加載器來(lái)完成一個(gè)一般意義上的任務(wù)，使其可以加載任意遠(yuǎn)端客戶(hù)的代碼，在JVM中定義，實(shí)例化并執(zhí)行它。本文包括了J2EE關(guān)于類(lèi)加載的規(guī)范——事實(shí)上這已經(jīng)成為了J2EE的標(biāo)準(zhǔn)之一。
類(lèi)與數(shù)據(jù)一個(gè)類(lèi)代表要執(zhí)行的代碼，而數(shù)據(jù)則表示其相關(guān)狀態(tài)。狀態(tài)時(shí)常改變，而代碼則不會(huì)。當(dāng)我們將一個(gè)特定的狀態(tài)與一個(gè)類(lèi)相對(duì)應(yīng)起來(lái)，也就意味著將一個(gè)類(lèi)事例化。盡管相同的類(lèi)對(duì)應(yīng)的實(shí)例其狀態(tài)千差萬(wàn)別，但其本質(zhì)都對(duì)應(yīng)著同一段代碼。在JAVA中，一個(gè)類(lèi)通常有著一個(gè).class文件，但也有例外。在JAVA的運(yùn)行時(shí)環(huán)境中（Java runtime），每一個(gè)類(lèi)都有一個(gè)以第一類(lèi)(first-class)的Java對(duì)象所表現(xiàn)出現(xiàn)的代碼，其是java.lang.Class的實(shí)例。我們編譯一個(gè)JAVA文件，編譯器都會(huì)嵌入一個(gè)public, static, final修飾的類(lèi)型為java.lang.Class，名稱(chēng)為class的域變量在其字節(jié)碼文件中。因?yàn)槭褂昧藀ublic修飾，我們可以采用如下的形式對(duì)其訪問(wèn)：
java.lang.Class klass = Myclass.class;
一旦一個(gè)類(lèi)被載入JVM中，同一個(gè)類(lèi)就不會(huì)被再次載入了（切記，同一個(gè)類(lèi)）。這里存在一個(gè)問(wèn)題就是什么是“同一個(gè)類(lèi)”？正如一個(gè)對(duì)象有一個(gè)具體的狀態(tài)，即標(biāo)識(shí)，一個(gè)對(duì)象始終和其代碼(類(lèi))相關(guān)聯(lián)。同理，載入JVM的類(lèi)也有一個(gè)具體的標(biāo)識(shí)，我們接下來(lái)看。
在JAVA中，一個(gè)類(lèi)用其完全匹配類(lèi)名(fully qualified class name)作為標(biāo)識(shí)，這里指的完全匹配類(lèi)名包括包名和類(lèi)名。但在JVM中一個(gè)類(lèi)用其全名和一個(gè)加載類(lèi)ClassLoader的實(shí)例作為唯一標(biāo)識(shí)。因此，如果一個(gè)名為Pg的包中，有一個(gè)名為Cl的類(lèi)，被類(lèi)加載器KlassLoader的一個(gè)實(shí)例kl1加載，Cl的實(shí)例，即C1.class在JVM中表示為(Cl, Pg, kl1)。這意味著兩個(gè)類(lèi)加載器的實(shí)例(Cl, Pg, kl1) 和 (Cl, Pg, kl2)是不同的，被它們所加載的類(lèi)也因此完全不同，互不兼容的。那么在JVM中到底有多少種類(lèi)加載器的實(shí)例？下一節(jié)我們揭示答案。
類(lèi)加載器在JVM中，每一個(gè)類(lèi)都被java.lang.ClassLoader的一些實(shí)例來(lái)加載.類(lèi)ClassLoader是在包中java.lang里，開(kāi)發(fā)者可以自由地繼承它并添加自己的功能來(lái)加載類(lèi)。
無(wú)論何時(shí)我們鍵入java MyMainClass來(lái)開(kāi)始運(yùn)行一個(gè)新的JVM，“引導(dǎo)類(lèi)加載器(bootstrap class loader)”負(fù)責(zé)將一些關(guān)鍵的Java類(lèi)，如java.lang.Object和其他一些運(yùn)行時(shí)代碼先加載進(jìn)內(nèi)存中。運(yùn)行時(shí)的類(lèi)在JRE\lib\rt.jar包文件中。因?yàn)檫@屬于系統(tǒng)底層執(zhí)行動(dòng)作，我們無(wú)法在JAVA文檔中找到引導(dǎo)類(lèi)加載器的工作細(xì)節(jié)?；谕瑯拥脑颍龑?dǎo)類(lèi)加載器的行為在各JVM之間也是大相徑庭。
同理，如果我們按照如下方式：
log(java.lang.String.class.getClassLoader());
來(lái)獲取java的核心運(yùn)行時(shí)類(lèi)的加載器，就會(huì)得到null。
接下來(lái)介紹java的擴(kuò)展類(lèi)加載器。擴(kuò)展庫(kù)提供比java運(yùn)行代碼更多的特性，我們可以把擴(kuò)展庫(kù)保存在由java.ext.dirs屬性提供的路徑中。
(編輯注：java.ext.dirs屬性指的是系統(tǒng)屬性下的一個(gè)key，所有的系統(tǒng)屬性可以通過(guò)System.getProperties()方法獲得。在編者的系統(tǒng)中，java.ext.dirs的value是” C:\Program Files\Java\jdk1.5.0_04\jre\lib\ext”。下面將要談到的如java.class.path也同屬系統(tǒng)屬性的一個(gè)key。)
類(lèi)ExtClassLoader專(zhuān)門(mén)用來(lái)加載所有java.ext.dirs下的.jar文件。開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)把自己的.jar文件或庫(kù)文件加入到擴(kuò)展目錄的classpath，使其可以被擴(kuò)展類(lèi)加載器讀取。
從開(kāi)發(fā)者的角度，第三種同樣也是最重要的一種類(lèi)加載器是AppClassLoader。這種類(lèi)加載器用來(lái)讀取所有的對(duì)應(yīng)在java.class.path系統(tǒng)屬性的路徑下的類(lèi)。
Sun的java指南中，文章“理解擴(kuò)展類(lèi)加載”（Understanding Extension Class Loading）對(duì)以上三個(gè)類(lèi)加載器路徑有更詳盡的解釋?zhuān)@是其他幾個(gè)JDK中的類(lèi)加載器
●java.net.URLClassLoader
●java.security.SecureClassLoader
●java.rmi.server.RMIClassLoader
●sun.applet.AppletClassLoader
java.lang.Thread，包含了public ClassLoader getContextClassLoader()方法，這一方法返回針對(duì)一具體線程的上下文環(huán)境類(lèi)加載器。此類(lèi)加載器由線程的創(chuàng)建者提供，以供此線程中運(yùn)行的代碼在需要加載類(lèi)或資源時(shí)使用。如果此加載器未被建立，缺省是其父線程的上下文類(lèi)加載器。原始的類(lèi)加載器一般由讀取應(yīng)用程序的類(lèi)加載器建立。
類(lèi)加載器如何工作？除了引導(dǎo)類(lèi)加載器，所有的類(lèi)加載器都有一個(gè)父類(lèi)加載器，不僅如此，所有的類(lèi)加載器也都是java.lang.ClassLoader類(lèi)型。以上兩種類(lèi)加載器是不同的，而且對(duì)于開(kāi)發(fā)者自訂制的類(lèi)加載器的正常運(yùn)行也至關(guān)重要。最重要的方面是正確設(shè)置父類(lèi)加載器。任何類(lèi)加載器，其父類(lèi)加載器是加載該類(lèi)加載器的類(lèi)加載器實(shí)例。（記住，類(lèi)加載器本身也是一個(gè)類(lèi)！）
使用loadClass()方法可以從類(lèi)加載器中獲得該類(lèi)。我們可以通過(guò)java.lang.ClassLoader的源代碼來(lái)了解該方法工作的細(xì)節(jié)，如下：
protected synchronized Class<?> loadClass
(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException{
// First check if the class is already loaded
Class c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
try {
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClass0(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// If still not found, then invoke
// findClass to find the class.
c = findClass(name);
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
我們可以使用ClassLoader的兩種構(gòu)造方法來(lái)設(shè)置父類(lèi)加載器：
public class MyClassLoader extends ClassLoader{
public MyClassLoader(){
super(MyClassLoader.class.getClassLoader());
}
}或
public class MyClassLoader extends ClassLoader{
public MyClassLoader(){
super(getClass().getClassLoader());
}
}第一種方式較為常用，因?yàn)橥ǔ２唤ㄗh在構(gòu)造方法里調(diào)用getClass()方法，因?yàn)閷?duì)象的初始化只是在構(gòu)造方法的出口處才完全完成。因此，如果父類(lèi)加載器被正確建立，當(dāng)要示從一個(gè)類(lèi)加載器的實(shí)例獲得一個(gè)類(lèi)時(shí)，如果它不能找到這個(gè)類(lèi)，它應(yīng)該首先去訪問(wèn)其父類(lèi)。如果父類(lèi)不能找到它(即其父類(lèi)也不能找不這個(gè)類(lèi)，等等)，而且如果findBootstrapClass0()方法也失敗了，則調(diào)用findClass()方法。findClass()方法的缺省實(shí)現(xiàn)會(huì)拋出ClassNotFoundException，當(dāng)它們繼承java.lang.ClassLoader來(lái)訂制類(lèi)加載器時(shí)開(kāi)發(fā)者需要實(shí)現(xiàn)這個(gè)方法。findClass()的缺省實(shí)現(xiàn)方式如下：
protected Class<?> findClass(String name)
throws ClassNotFoundException {
throw new ClassNotFoundException(name);
}
在findClass()方法內(nèi)部，類(lèi)加載器需要獲取任意來(lái)源的字節(jié)碼。來(lái)源可以是文件系統(tǒng)，URL，數(shù)據(jù)庫(kù)，可以產(chǎn)生字節(jié)碼的另一個(gè)應(yīng)用程序，及其他類(lèi)似的可以產(chǎn)生java規(guī)范的字節(jié)碼的來(lái)源。你甚至可以使用BCEL (Byte Code Engineering Library：字節(jié)碼工程庫(kù))，它提供了運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建類(lèi)的捷徑。BCEL已經(jīng)被成功地使用在以下方面：編譯器，優(yōu)化器，混淆器，代碼產(chǎn)生器及其他分析工具。一旦字節(jié)碼被檢索，此方法就會(huì)調(diào)用defineClass()方法，此行為對(duì)不同的類(lèi)加載實(shí)例是有差異的。因此，如果兩個(gè)類(lèi)加載實(shí)例從同一個(gè)來(lái)源定義一個(gè)類(lèi)，所定義的結(jié)果是不同的。
JAVA語(yǔ)言規(guī)范（Java language specification）詳細(xì)解釋了JAVA執(zhí)行引擎中的類(lèi)或接口的加載（loading），鏈接（linking）或初始化（initialization）過(guò)程。
圖一顯示了一個(gè)主類(lèi)稱(chēng)為MyMainClass的應(yīng)用程序。依照之前的闡述，MyMainClass.class會(huì)被AppClassLoader加載。 MyMainClass創(chuàng)建了兩個(gè)類(lèi)加載器的實(shí)例：CustomClassLoader1 和 CustomClassLoader2,他們可以從某數(shù)據(jù)源（比如網(wǎng)絡(luò)）獲取名為T(mén)arget的字節(jié)碼。這表示類(lèi)Target的類(lèi)定義不在應(yīng)用程序類(lèi)路徑或擴(kuò)展類(lèi)路徑。在這種情況下，如果MyMainClass想要用自定義的類(lèi)加載器加載Target類(lèi)，CustomClassLoader1和CustomClassLoader2會(huì)分別獨(dú)立地加載并定義Target.class類(lèi)。這在java中有重要的意義。如果Target類(lèi)有一些靜態(tài)的初始化代碼，并且假設(shè)我們只希望這些代碼在JVM中只執(zhí)行一次，而這些代碼在我們目前的步驟中會(huì)執(zhí)行兩次——分別被不同的CustomClassLoaders加載并執(zhí)行。如果類(lèi)Target被兩個(gè)CustomClassLoaders加載并創(chuàng)建兩個(gè)實(shí)例Target1和Target2，如圖一顯示，它們不是類(lèi)型兼容的。換句話(huà)說(shuō)，在JVM中無(wú)法執(zhí)行以下代碼：
Target target3 = (Target) target2;
以上代碼會(huì)拋出一個(gè)ClassCastException。這是因?yàn)镴VM把他們視為分別不同的類(lèi)，因?yàn)樗麄儽徊煌念?lèi)加載器所定義。這種情況當(dāng)我們不是使用兩個(gè)不同的類(lèi)加載器CustomClassLoader1 和 CustomClassLoader2，而是使用同一個(gè)類(lèi)加載器CustomClassLoader的不同實(shí)例時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)同樣的錯(cuò)誤。這些會(huì)在本文后邊用具體代碼說(shuō)明。
圖1. 在同一個(gè)JVM中多個(gè)類(lèi)加載器加載同一個(gè)目標(biāo)類(lèi)
關(guān)于類(lèi)加載、定義和鏈接的更多解釋?zhuān)?qǐng)參考Andreas Schaefer的"Inside Class Loaders."
為什么我們需要我們自己的類(lèi)加載器原因之一為開(kāi)發(fā)者寫(xiě)自己的類(lèi)加載器來(lái)控制JVM中的類(lèi)加載行為，java中的類(lèi)靠其包名和類(lèi)名來(lái)標(biāo)識(shí)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)了java.io.Serializable接口的類(lèi)，serialVersionUID扮演了一個(gè)標(biāo)識(shí)類(lèi)版本的重要角色。這個(gè)唯一標(biāo)識(shí)是一個(gè)類(lèi)名、接口名、成員方法及屬性等組成的一個(gè)64位的哈希字段，而且也沒(méi)有其他快捷的方式來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)類(lèi)的版本。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，如果以上的都匹配，那么則屬于同一個(gè)類(lèi)。
但是讓我們思考如下情況：我們需要開(kāi)發(fā)一個(gè)通用的執(zhí)行引擎。可以執(zhí)行實(shí)現(xiàn)某一特定接口的任何任務(wù)。當(dāng)任務(wù)被提交到這個(gè)引擎，首先需要加載這個(gè)任務(wù)的代碼。假設(shè)不同的客戶(hù)對(duì)此引擎提交了不同的任務(wù)，湊巧，這些所有的任務(wù)都有一個(gè)相同的類(lèi)名和包名?，F(xiàn)在面臨的問(wèn)題就是這個(gè)引擎是否可以針對(duì)不同的用戶(hù)所提交的信息而做出不同的反應(yīng)。這一情況在下文的參考一節(jié)有可供下載的代碼樣例，samepath 和 differentversions，這兩個(gè)目錄分別演示了這一概念。
圖2 顯示了文件目錄結(jié)構(gòu)，有三個(gè)子目錄samepath, differentversions, 和 differentversionspush，里邊是例子：
圖2. 文件夾結(jié)構(gòu)組織示例
在samepath 中，類(lèi)version.Version保存在v1和v2兩個(gè)子目錄里，兩個(gè)類(lèi)具有同樣的類(lèi)名和包名，唯一不同的是下邊這行：
public void fx(){
log("this = " + this + "; Version.fx(1).");
}V1中，日志記錄中有Version.fx(1)，而在v2中則是Version.fx(2)。把這個(gè)兩個(gè)存在細(xì)微不同的類(lèi)放在一個(gè)classpath下，然后運(yùn)行Test類(lèi)：
set CLASSPATH=.;%CURRENT_ROOT%\v1;%CURRENT_ROOT%\v2
%JAVA_HOME%\bin\java Test圖3顯示了控制臺(tái)輸出。我們可以看到對(duì)應(yīng)著Version.fx(1)的代碼被執(zhí)行了，因?yàn)轭?lèi)加載器在classpath首先看到此版本的代碼。
圖3. 在類(lèi)路徑中samepath測(cè)試排在最前面的version 1
再次運(yùn)行，類(lèi)路徑做如下微小改動(dòng)。
set CLASSPATH=.;%CURRENT_ROOT%\v2;%CURRENT_ROOT%\v1
%JAVA_HOME%\bin\java Test控制臺(tái)的輸出變?yōu)閳D4。對(duì)應(yīng)著Version.fx(2)的代碼被加載，因?yàn)轭?lèi)加載器在classpath中首先找到它的路徑。
圖4. 在類(lèi)路徑中samepath測(cè)試排在最前面的version 2
根據(jù)以上例子可以很明顯地看出，類(lèi)加載器加載在類(lèi)路徑中被首先找到的元素。如果我們?cè)趘1和v2中刪除了version.Version，做一個(gè)非version.Version形式的.jar文件，如myextension.jar，把它放到對(duì)應(yīng)java.ext.dirs的路徑下，再次執(zhí)行后看到version.Version不再被AppClassLoader加載，而是被擴(kuò)展類(lèi)加載器加載。如圖5所示。
圖5. AppClassLoader及ExtClassLoader
繼續(xù)這個(gè)例子，文件夾differentversions包含了一個(gè)RMI執(zhí)行引擎，客戶(hù)端可以提供給執(zhí)行引擎任何實(shí)現(xiàn)了common.TaskIntf接口的任務(wù)。子文件夾client1 和 client2包含了類(lèi)client.TaskImpl有個(gè)細(xì)微不同的兩個(gè)版本。兩個(gè)類(lèi)的區(qū)別在以下幾行：
static{
log("client.TaskImpl.class.getClassLoader
(v1) : " + TaskImpl.class.getClassLoader());
}
public void execute(){
log("this = " + this + "; execute(1)");
}在client1和client2里分別有g(shù)etClassLoader(v1) 與 execute(1)和getClassLoader(v2) 與 execute(2)的的log語(yǔ)句。并且，在開(kāi)始執(zhí)行引擎RMI服務(wù)器的代碼中，我們隨意地將client2的任務(wù)實(shí)現(xiàn)放在類(lèi)路徑的前面。
CLASSPATH=%CURRENT_ROOT%\common;%CURRENT_ROOT%\server;
%CURRENT_ROOT%\client2;%CURRENT_ROOT%\client1
%JAVA_HOME%\bin\java server.Server如圖6，7，8的屏幕截圖，在客戶(hù)端VM，各自的client.TaskImpl類(lèi)被加載、實(shí)例化，并發(fā)送到服務(wù)端的VM來(lái)執(zhí)行。從服務(wù)端的控制臺(tái)，可以明顯看到client.TaskImpl代碼只被服務(wù)端的VM執(zhí)行一次，這個(gè)單一的代碼版本在服務(wù)端多次生成了許多實(shí)例，并執(zhí)行任務(wù)。
圖6. 執(zhí)行引擎服務(wù)器控制臺(tái)
圖6顯示了服務(wù)端的控制臺(tái)，加載并執(zhí)行兩個(gè)不同的客戶(hù)端的請(qǐng)求，如圖７，８所示。需要注意的是，代碼只被加載了一次（從靜態(tài)初始化塊的日志中也可以明顯看出），但對(duì)于客戶(hù)端的調(diào)用這個(gè)方法被執(zhí)行了兩次。
圖７. 執(zhí)行引擎客戶(hù)端 1控制臺(tái)
圖７中，客戶(hù)端VM加載了含有client.TaskImpl.class.getClassLoader(v1)的日志內(nèi)容的類(lèi)TaskImpl的代碼，并提供給服務(wù)端的執(zhí)行引擎。圖8的客戶(hù)端VM加載了另一個(gè)TaskImpl的代碼，并發(fā)送給服務(wù)端。
圖8. 執(zhí)行引擎客戶(hù)端 2控制臺(tái)
在客戶(hù)端的VM中，類(lèi)client.TaskImpl被分別加載，初始化，并發(fā)送到服務(wù)端執(zhí)行。圖6還揭示了client.TaskImpl的代碼只在服務(wù)端的VM中加載了一次，但這“唯一的一次”卻在服務(wù)端創(chuàng)造了許多實(shí)例并執(zhí)行?；蛟S客戶(hù)端1該不高興了因?yàn)椴⒉皇撬腸lient.TaskImpl(v1)的方法調(diào)用被服務(wù)端執(zhí)行了，而是其他的一些代碼。如何解決這一問(wèn)題？答案就是實(shí)現(xiàn)定制的類(lèi)加載器。
定制類(lèi)加載器要較好地控制類(lèi)的加載，就要實(shí)現(xiàn)定制的類(lèi)加載器。所有自定義的類(lèi)加載器都應(yīng)繼承自java.lang.ClassLoader。而且在構(gòu)造方法中，我們也應(yīng)該設(shè)置父類(lèi)加載器。然后重寫(xiě)findClass()方法。differentversionspush文件夾包含了一個(gè)叫做FileSystemClassLoader的自訂制的類(lèi)加載器。其結(jié)構(gòu)如圖9所示。
圖9. 定制類(lèi)加載器關(guān)系
以下是在common.FileSystemClassLoader實(shí)現(xiàn)的主方法：
public byte[] findClassBytes(String className){
try{
String pathName = currentRoot +
File.separatorChar + className.
replace('.', File.separatorChar)
+ ".class";
FileInputStream inFile = new
FileInputStream(pathName);
byte[] classBytes = new
byte[inFile.available()];
inFile.read(classBytes);
return classBytes;
}
catch (java.io.IOException ioEx){
return null;
}
}
public Class findClass(String name)throws
ClassNotFoundException{
byte[] classBytes = findClassBytes(name);
if (classBytes==null){
throw new ClassNotFoundException();
}
else{
return defineClass(name, classBytes,
0, classBytes.length);
}
}
public Class findClass(String name, byte[]
classBytes)throws ClassNotFoundException{
if (classBytes==null){
throw new ClassNotFoundException(
"(classBytes==null)");
}
else{
return defineClass(name, classBytes,
0, classBytes.length);
}
}
public void execute(String codeName,
byte[] code){
Class klass = null;
try{
klass = findClass(codeName, code);
TaskIntf task = (TaskIntf)
klass.newInstance();
task.execute();
}
catch(Exception exception){
exception.printStackTrace();
}
}這個(gè)類(lèi)供客戶(hù)端把client.TaskImpl(v1)轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)組，之后此字節(jié)數(shù)組被發(fā)送到RMI服務(wù)端。在服務(wù)端，一個(gè)同樣的類(lèi)用來(lái)把字節(jié)數(shù)組的內(nèi)容轉(zhuǎn)換回代碼。客戶(hù)端代碼如下：
public class Client{
public static void main (String[] args){
try{
byte[] code = getClassDefinition
("client.TaskImpl");
serverIntf.execute("client.TaskImpl",
code);
}
catch(RemoteException remoteException){
remoteException.printStackTrace();
}
}
private static byte[] getClassDefinition
(String codeName){
String userDir = System.getProperties().
getProperty("BytePath");
FileSystemClassLoader fscl1 = null;
try{
fscl1 = new FileSystemClassLoader
(userDir);
}
catch(FileNotFoundException
fileNotFoundException){
fileNotFoundException.printStackTrace();
}
return fscl1.findClassBytes(codeName);
}
}在執(zhí)行引擎中，從客戶(hù)端收到的代碼被送到定制的類(lèi)加載器中。定制的類(lèi)加載器把其從字節(jié)數(shù)組定義成類(lèi)，實(shí)例化并執(zhí)行。需要指出的是，對(duì)每一個(gè)客戶(hù)請(qǐng)求，我們用類(lèi)FileSystemClassLoader的不同實(shí)例來(lái)定義客戶(hù)端提交的client.TaskImpl。而且，client.TaskImpl并不在服務(wù)端的類(lèi)路徑中。這也就意味著當(dāng)我們?cè)贔ileSystemClassLoader調(diào)用findClass()方法時(shí)，findClass()調(diào)用內(nèi)在的defineClass()方法。類(lèi)client.TaskImpl被特定的類(lèi)加載器實(shí)例所定義。因此，當(dāng)FileSystemClassLoader的一個(gè)新的實(shí)例被使用，類(lèi)又被重新定義為字節(jié)數(shù)組。因此，對(duì)每個(gè)客戶(hù)端請(qǐng)求類(lèi)client.TaskImpl被多次定義，我們就可以在相同執(zhí)行引擎JVM中執(zhí)行不同的client.TaskImpl的代碼。
public void execute(String codeName, byte[] code)throws RemoteException{
FileSystemClassLoader fileSystemClassLoader = null;
try{
fileSystemClassLoader = new FileSystemClassLoader();
fileSystemClassLoader.execute(codeName, code);
}
catch(Exception exception){
throw new RemoteException(exception.getMessage());
}
}示例在differentversionspush文件夾下。服務(wù)端和客戶(hù)端的控制臺(tái)界面分別如圖10，11，12所示：
圖10. 定制類(lèi)加載器執(zhí)行引擎
圖10顯示的是定制的類(lèi)加載器控制臺(tái)。我們可以看到client.TaskImpl的代碼被多次加載。實(shí)際上針對(duì)每一個(gè)客戶(hù)端，類(lèi)都被加載并初始化。
圖11. 定制類(lèi)加載器，客戶(hù)端1
圖11中，含有client.TaskImpl.class.getClassLoader(v1)的日志記錄的類(lèi)TaskImpl的代碼被客戶(hù)端的VM加載，然后送到服務(wù)端。圖12 另一個(gè)客戶(hù)端把包含有client.TaskImpl.class.getClassLoader(v1)的類(lèi)代碼加載并送往服務(wù)端。
圖12. 定制類(lèi)加載器，客戶(hù)端1
這段代碼演示了我們?nèi)绾卫貌煌念?lèi)加載器實(shí)例來(lái)在同一個(gè)VM上執(zhí)行不同版本的代碼。
J2EE的類(lèi)加載器J2EE的服務(wù)器傾向于以一定間隔頻率，丟棄原有的類(lèi)并重新載入新的類(lèi)。在某些情況下會(huì)這樣執(zhí)行，而有些情況則不。同樣，對(duì)于一個(gè)web服務(wù)器如果要丟棄一個(gè)servlet實(shí)例，可能是服務(wù)器管理員的手動(dòng)操作，也可能是此實(shí)例長(zhǎng)時(shí)間未相應(yīng)。當(dāng)一個(gè)JSP頁(yè)面被首次請(qǐng)求，容器會(huì)把此JSP頁(yè)面翻譯成一個(gè)具有特定形式的servlet代碼。一旦servlet代碼被創(chuàng)建，容器就會(huì)把這個(gè)servlet翻譯成class文件等待被使用。對(duì)于提交給容器的每次請(qǐng)求，容器都會(huì)首先檢查這個(gè)JSP文件是否剛被修改過(guò)。是的話(huà)就重新翻譯此文件，這可以確保每次的請(qǐng)求都是及時(shí)更新的。企業(yè)級(jí)的部署方案以.ear, .war, .rar等形式的文件，同樣需要重復(fù)加載，可能是隨意的也可能是依照某種配置方案定期執(zhí)行。對(duì)所有的這些情況——類(lèi)的加載、卸載、重新加載……全部都是建立在我們控制應(yīng)用服務(wù)器的類(lèi)加載機(jī)制的基礎(chǔ)上的。實(shí)現(xiàn)這些需要擴(kuò)展的類(lèi)加載器，它可以執(zhí)行由其自身所定義的類(lèi)。Brett Peterson已經(jīng)在他的文章 Understanding J2EE Application Server Class Loading Architectures給出了J2EE應(yīng)用服務(wù)器的類(lèi)加載方案的詳細(xì)說(shuō)明，詳見(jiàn)網(wǎng)站TheServerSide.com。
結(jié)要本文探討了類(lèi)載入到虛擬機(jī)是如何進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)的，以及類(lèi)如果存在同樣的類(lèi)名和包名時(shí)所產(chǎn)生的問(wèn)題。因?yàn)闆](méi)有一個(gè)直接可用的類(lèi)版本管理機(jī)制，所以如果我們要按自己的意愿來(lái)加載類(lèi)時(shí)，需要自己訂制類(lèi)加載器來(lái)擴(kuò)展其行為。我們可以利用許多J2EE服務(wù)器所提供的“熱部署”功能來(lái)重新加載一個(gè)新版本的類(lèi)，而不改動(dòng)服務(wù)器的VM。即使不涉及應(yīng)用服務(wù)器，我們也可以利用定制類(lèi)加載器來(lái)控制java應(yīng)用程序載入類(lèi)時(shí)的具體行為。Ted Neward的書(shū)Server-Based Java Programming中詳細(xì)闡述java的類(lèi)加載，J2EE的API以及使用他們的最佳途徑。
參考●本文的源碼:[
下載文件]
●JDK 1.5 API文檔
●Java語(yǔ)言規(guī)范
●Java tutorial 中的"Understanding Extension Class Loading "
●ONJava 中的"Inside Class Loaders"
●ONJava 中的"Inside Class Loaders: Debugging"
●JavaWorld中的"What version is your Java code?"
●TheServerSide中的" Understanding J2EE Application Server Class Loading Architectures"
●字節(jié)碼工程庫(kù)
●Server-Based Java Programming，作者：Ted Neward
Binildas Christudas 是Infosys的Communication Service Providers Practice (CSP)中的高級(jí)技術(shù)架構(gòu)師，也是Sun認(rèn)證企業(yè)架構(gòu)師及微軟認(rèn)證專(zhuān)家。