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Java 語言是一種具有動(dòng)態(tài)性的解釋型編程語言，當(dāng)指定程序運(yùn)行的時(shí)候， Java 虛擬機(jī)就將編譯生成的 . class 文件按照需求和一定的規(guī)則加載進(jìn)內(nèi)存，并組織成為一個(gè)完整的 Java 應(yīng)用程序。 Java 語言把每個(gè)單獨(dú)的類 Class 和接口 Implements 編譯成單獨(dú)的一個(gè) . class 文件，這些文件對(duì)于 Java 運(yùn)行環(huán)境來說就是一個(gè)個(gè)可以動(dòng)態(tài)加載的單元。正是因?yàn)?Java 的這種特性，我們可以在不重新編譯其它代碼的情況下，只編譯需要修改的單元，并把修改文件編譯后的 . class 文件放到 Java 的路徑當(dāng)中， 等到下次該 Java 虛擬機(jī)器重新激活時(shí)，這個(gè)邏輯上的 Java 應(yīng)用程序就會(huì)因?yàn)榧虞d了新修改的 .class 文件，自己的功能也做了更新，這就是 Java 的動(dòng)態(tài)性。
下面用一個(gè)簡單的例子讓大家對(duì) Java 的動(dòng)態(tài)加載有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)： class TestClassA{ public void method(){ System.out.println("Loading ClassA"); } } public class ClassLoaderTest { public static void main(String args[]){ TestClassA testClassA = new TestClassA(); testClassA.method(); } } 編譯后輸入命令： java -verbose:class ClassLoaderTest ，執(zhí)行文件。 輸出結(jié)構(gòu)如圖 (1) 圖（ 1 ） 從運(yùn)行結(jié)果我們可以看到， JRE （ JavaRuntime Environment ）首先加載 ClassLoaderTest 文件，然后再加載 TestClassA 文件，從而實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)加載。 1． 預(yù)先加載與依需求加載 Java 運(yùn)行環(huán)境為了優(yōu)化系統(tǒng)，提高程序的執(zhí)行速度，在 JRE 運(yùn)行的開始會(huì)將 Java 運(yùn)行所需要的基本類采用預(yù)先加載（ pre-loading ）的方法全部加載要內(nèi)存當(dāng)中，因?yàn)檫@些單元在 Java 程序運(yùn)行的過程當(dāng)中經(jīng)常要使用的，主要包括 JRE 的 rt.jar 文件里面所有的 .class 文件。 當(dāng) java.exe 虛擬機(jī)開始運(yùn)行以后，它會(huì)找到安裝在機(jī)器上的 JRE 環(huán)境，然后把控制權(quán)交給 JRE ， JRE 的類加載器會(huì)將 lib 目錄下的 rt.jar 基礎(chǔ)類別文件庫加載進(jìn)內(nèi)存，這些文件是 Java 程序執(zhí)行所必須的，所以系統(tǒng)在開始就將這些文件加載，避免以后的多次 IO 操作，從而提高程序執(zhí)行效率。 圖（ 2 ）我們可以看到多個(gè)基礎(chǔ)類被加載， java.lang.Object,java.io.Serializable 等等。 圖（ 2 ） 相對(duì)于預(yù)先加載，我們?cè)诔绦蛑行枰褂米约憾x的類的時(shí)候就要使用依需求加載方法（ load-on-demand ），就是在 Java 程序需要用到的時(shí)候再加載，以減少內(nèi)存的消耗，因?yàn)?Java 語言的設(shè)計(jì)初衷就是面向嵌入式領(lǐng)域的。 在這里還有一點(diǎn)需要說明的是， JRE 的依需求加載究竟是在什么時(shí)候把類加載進(jìn)入內(nèi)部的呢？ 我們?cè)诙x一個(gè)類實(shí)例的時(shí)候，比如 TestClassA testClassA ，這個(gè)時(shí)候 testClassA 的值為 null ，也就是說還沒有初始化，沒有調(diào)用 TestClassA 的構(gòu)造函數(shù)，只有當(dāng)執(zhí)行 testClassA = new TestClassA() 以后， JRE 才正真把 TestClassA 加載進(jìn)來。 2． 隱式加載和顯示加載 Java 的加載方式分為隱式加載（ implicit ）和顯示加載（ explicit ），上面的例子中就是用的隱式加載的方式。所謂隱式加載就是我們?cè)诔绦蛑杏?new 關(guān)鍵字來定義一個(gè)實(shí)例變量， JRE 在執(zhí)行到 new 關(guān)鍵字的時(shí)候就會(huì)把對(duì)應(yīng)的實(shí)例類加載進(jìn)入內(nèi)存。隱式加載的方法很常見，用的也很多， JRE 系統(tǒng)在后臺(tái)自動(dòng)的幫助用戶加載，減少了用戶的工作量，也增加了系統(tǒng)的安全性和程序的可讀性。 相對(duì)于隱式加載的就是我們不經(jīng)常用到的顯示加載。所謂顯示加載就是有程序員自己寫程序把需要的類加載到內(nèi)存當(dāng)中，下面我們看一段程序： class TestClass{ public void method(){ System.out.println("TestClass-method"); } } public class CLTest { public static void main(String args[]) { try{ Class c = Class.forName("TestClass"); TestClass object = (TestClass)c.newInstance(); object.method(); }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } } } 我們通過 Class 類的 forName (String s) 方法把自定義類 TestClass 加載進(jìn)來，并通過 newInstance （）方法把實(shí)例初始化。事實(shí)上 Class 類還很多的功能，這里就不細(xì)講了，有興趣的可以參考 JDK 文檔。 Class 的 forName() 方法還有另外一種形式： Class forName(String s, boolean flag, ClassLoader classloader) ， s 表示需要加載類的名稱， flag 表示在調(diào)用該函數(shù)加載類的時(shí)候是否初始化靜態(tài)區(qū)， classloader 表示加載該類所需的加載器。 forName (String s) 是默認(rèn)通過 ClassLoader.getCallerClassLoader() 調(diào)用類加載器的，但是該方法是私有方法，我們無法調(diào)用，如果我們想使用 Class forName(String s, boolean flag, ClassLoader classloader) 來加載類的話，就必須要指定類加載器，可以通過如下的方式來實(shí)現(xiàn)： Test test = new Test();//Test 類為自定義的一個(gè)測(cè)試類； ClassLoader cl = test. getClass().getClassLoader(); // 獲取 test 的類裝載器； Class c = Class.forName("TestClass", true, cl); 因?yàn)橐粋€(gè)類要加載就必需要有加載器，這里我們是通過獲取加載 Test 類的加載器 cl 當(dāng)作加載 TestClass 的類加載器來實(shí)現(xiàn)加載的。 3． 自定義類加載機(jī)制 之前我們都是調(diào)用系統(tǒng)的類加載器來實(shí)現(xiàn)加載的，其實(shí)我們是可以自己定義類加載器的。利用 Java 提供的 java.net.URLClassLoader 類就可以實(shí)現(xiàn)。下面我們看一段范例： try{ URL url = new URL("file:/d:/test/lib/"); URLClassLoader urlCL = new URLClassLoader(new URL[]{url}); Class c = urlCL.loadClass("TestClassA"); TestClassA object = (TestClassA)c.newInstance(); object.method(); }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } 我們通過自定義的類加載器實(shí)現(xiàn)了 TestClassA 類的加載并調(diào)用 method （）方法。分析一下這個(gè)程序：首先定義 URL 指定類加載器從何處加載類， URL 可以指向網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)上的任何位置，也可以指向我們計(jì)算機(jī)里的文件系統(tǒng) ( 包含 JAR 文件 ) 。上述范例當(dāng)中我們從 file:/d:/test/lib/ 處尋找類；然后定義 URLClassLoader 來加載所需的類，最后即可使用該實(shí)例了。 4． 類加載器的階層體系 討論了這么多以后，接下來我們仔細(xì)研究一下 Java 的類加載器的工作原理： 當(dāng)執(zhí)行 java ***.class 的時(shí)候， java.exe 會(huì)幫助我們找到 JRE ，接著找到位于 JRE 內(nèi)部的 jvm.dll ，這才是真正的 Java 虛擬機(jī)器 , 最后加載動(dòng)態(tài)庫，激活 Java 虛擬機(jī)器。虛擬機(jī)器激活以后，會(huì)先做一些初始化的動(dòng)作，比如說讀取系統(tǒng)參數(shù)等。一旦初始化動(dòng)作完成之后，就會(huì)產(chǎn)生第一個(gè)類加載器―― Bootstrap Loader ， Bootstrap Loader 是由 C++ 所撰寫而成，這個(gè) Bootstrap Loader 所做的初始工作中，除了一些基本的初始化動(dòng)作之外，最重要的就是加載 Launcher.java 之中的 ExtClassLoader ，并設(shè)定其 Parent 為 null ，代表其父加載器為 BootstrapLoader 。然后 Bootstrap Loader 再要求加載 Launcher.java 之中的 AppClassLoader ，并設(shè)定其 Parent 為之前產(chǎn)生的 ExtClassLoader 實(shí)體。這兩個(gè)加載器都是以靜態(tài)類的形式存在的。這里要請(qǐng)大家注意的是， Launcher$ExtClassLoader.class 與 Launcher$AppClassLoader.class 都是由 Bootstrap Loader 所加載，所以 Parent 和由哪個(gè)類加載器加載沒有關(guān)系。 下面的圖形可以表示三者之間的關(guān)系： 父類 父類 載入 載入 BootstrapLoader PARENT AppClassLoader PARENT ExtClassLoader 這三個(gè)加載器就構(gòu)成我們的 Java 類加載體系。他們分別從以下的路徑尋找程序所需要的類： BootstrapLoader ： sun.boot.class.path ExtClassLoader: java.ext.dirs AppClassLoader: java.class.path 這三個(gè)系統(tǒng)參量可以通過 System.getProperty() 函數(shù)得到具體對(duì)應(yīng)的路徑。大家可以自己編程實(shí)現(xiàn)查看具體的路徑。 5． 總結(jié) 了解 Java 的類加載機(jī)制對(duì)我們熟練靈活運(yùn)用 Java 語言，提高程序的運(yùn)行效率有著非常重要的作用，知其然也要知其所以然，這樣才能從整體提高程序的質(zhì)量。 以上是個(gè)人為了畢業(yè)要發(fā)表的一篇論文,沒有什么深度,下面再繼續(xù)討論一點(diǎn)關(guān)于ClassLoader的一定東東: public class ClassLoaderTest1{ private ClassLoaderTest2 test = null; public ClassLoaderTest1(){ test = new ClassLoaderTest2(); } public void method(){ System.out.println("Loading ClassA"); } } class ClassLoaderTest2{ public ClassLoaderTest2(){ } public void method(){ System.out.println("Loading ClassA"); } } 測(cè)試程序: URL url = null; try { url = new URL("file:/E:/JAVA/MyProject/string/"); } catch (MalformedURLException e) { e.printStackTrace(); } URLClassLoader cl = new URLClassLoader(new URL[]{url}); URLClassLoader cl1 = new URLClassLoader(new URL[]{url}); try { Class tempClass = cl.loadClass("ClassLoaderTest1"); Class tempClass2 = cl.loadClass("ClassLoaderTest2"); Object test = tempClass.newInstance(); System.out.println(tempClass.getClassLoader()); System.out.println(tempClass2.getClassLoader()); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } 當(dāng)ClassLoaderTest1,ClassLoaderTest2在當(dāng)前目錄和E:/JAVA/MyProject/string/都存在的時(shí)候輸出為sun.misc.Launcher$AppClassLoader@1050169 sun.misc.Launcher$AppClassLoader@1050169 即都是被AppClassLoader加載的, 即使在E:/JAVA/MyProject/string/下面也存在. 當(dāng)ClassLoaderTest1,ClassLoaderTest2只在E:/JAVA/MyProject/string/下存在的時(shí)候輸出為 java.net.URLClassLoader@480457 java.net.URLClassLoader@1a7bf11 即都是被自定義的加載器加載的,并且也可以O(shè)bject test = tempClass.newInstance(); 下面一的是最關(guān)鍵的,因?yàn)镃lassLoaderTest1需要用到ClassLoaderTest2,如果ClassLoaderTest2被AppClassLoader加載,而ClassLoaderTest1是被自定義的類加載器加載,就會(huì)出現(xiàn)如下錯(cuò)誤: java.lang.IllegalAccessError: tried to access class ClassLoaderTest2 from class ClassLoaderTest1 at ClassLoaderTest1. <init>(ClassLoaderTest1.java:6) at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance0(Native Method) at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance(NativeConstructorAccessorImpl.java:39) at sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl.newInstance(DelegatingConstructorAccessorImpl.java:27) at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:274) at java.lang.Class.newInstance0(Class.java:308) at java.lang.Class.newInstance(Class.java:261) at ClassLoaderTest.main(ClassLoaderTest.java:43) |
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