疯狂JAVA讲义---第十八章：类加载

与普通程序不同的是，Java程序（class文件）并不是本地的可执行程序。当运行Java程序时，首先运行JVM（Java虚拟机），然后再把Java class加载到JVM里头运行，负责加载Java class的这部分就叫做Class Loader。

JVM本身包含了一个ClassLoader称为Bootstrap ClassLoader，和JVM一样，Bootstrap ClassLoader是用本地代码实现的，它负责加载核心Java Class（即所有java.*开头的类）。另外JVM还会提供两个ClassLoader，它们都是用Java语言编写的，由Bootstrap ClassLoader加载；其中Extension ClassLoader负责加载扩展的Java class（例如所有javax.*开头的类和存放在JRE的ext目录下的类），Application ClassLoader负责加载应用程序自身的类。

 

什么时候JVM会使用ClassLoader加载一个类呢？当你使用java去执行一个类，JVM使用Application ClassLoader加载这个类；然后如果类A引用了类B，不管是直接引用还是用Class.forName()引用，JVM就会找到加载类A的ClassLoader，并用这个ClassLoader来加载类B。

 

似乎JVM自身的ClassLoader已经足够了，为什么我们还需要创建自己的ClassLoader呢？

因为JVM自带的ClassLoader只是懂得从本地文件系统加载标准的java class文件，如果编写你自己的ClassLoader，你可以做到：
1）在执行非置信代码之前，自动验证数字签名
2）动态地创建符合用户特定需要的定制化构建类
3）从特定的场所取得java class，例如数据库中
4) 等等

下面举个例子从.java文件直接加载，eg

public class CompileClassLoader extends ClassLoader
{
//读取一个文件的内容
private byte[] getBytes(String filename)
throws IOException
{
File file = new File(filename);
long len = file.length();
byte[] raw = new byte[(int)len];
FileInputStream fin = new FileInputStream(file);
//一次读取class文件的全部二进制数据
int r = fin.read(raw);
if(r != len)
throw new IOException("无法读取全部文件："
+ r + " != " + len);
fin.close();
return raw;
}
//定义编译指定Java文件的方法
private boolean compile(String javaFile)
throws IOException
{
System.out.println("CompileClassLoader:正在编译 "
+ javaFile + "...");
//调用系统的javac命令
Process p = Runtime.getRuntime().
exec("javac " + javaFile);
try
{
//其他线程都等待这个线程完成
p.waitFor();
}
catch(InterruptedException ie)
{
System.out.println(ie);
}
//获取javac线程的退出值
int ret = p.exitValue();
//返回编译是否成功
return ret == 0;
}
//重写ClassLoader的findClass方法
protected Class<?> findClass(String name)
throws ClassNotFoundException
{
Class clazz = null;
//将包路径中的点（.）替换成斜线（/）。
String fileStub = name.replace("." , "/");
String javaFilename = fileStub + ".java";
String classFilename = fileStub + ".class";
File javaFile = new File(javaFilename);
File classFile = new File(classFilename);
//当指定Java源文件存在，且class文件不存在、或者Java源文件
//的修改时间比class文件修改时间晚时，重新编译
if(javaFile.exists() && (!classFile.exists()
|| javaFile.lastModified() > classFile.lastModified()))
{
try
{
//如果编译失败，或者该Class文件不存在
if(!compile(javaFilename) || !classFile.exists())
{
throw new ClassNotFoundException(
"ClassNotFoundExcetpion:" + javaFilename);
}
}
catch (IOException ex)
{
ex.printStackTrace();
}
}
//如果class文件存在，系统负责将该文件转换成Class对象
if (classFile.exists())
{
try
{
//将class文件的二进制数据读入数组
byte[] raw = getBytes(classFilename);
//调用ClassLoader的defineClass方法将二进制数据转换成Class对象
clazz = defineClass(name,raw,0,raw.length);
}
catch(IOException ie)
{
ie.printStackTrace();
}
}
//如果clazz为null，表明加载失败，则抛出异常
if(clazz == null)
{
throw new ClassNotFoundException(name);
}
return clazz;
}
//定义一个主方法
public static void main(String[] args) throws Exception
{
//如果运行该程序时没有参数，即没有目标类
if (args.length < 1)
{
System.out.println("缺少运行的目标类，请按如下格式运行Java源文件：");
System.out.println("java CompileClassLoader ClassName");
}
//第一个参数是需要运行的类
String progClass = args[0];
//剩下的参数将作为运行目标类时的参数，所以将这些参数复制到一个新数组中
String progArgs[] = new String[args.length-1];
System.arraycopy(args,1,progArgs,0,progArgs.length);
CompileClassLoader ccl = new CompileClassLoader();
//加载需要运行的类
Class<?> clazz = ccl.loadClass(progClass);
//获取需要运行的类的主方法
Method main = clazz.getMethod("main" ,
(new String[0]).getClass());
Object argsArray[] = {progArgs};
main.invoke(null,argsArray);
}
}

当一个java class被加载到JVM之后，它有没有可能被卸载呢？我们知道Win32有FreeLibrary()函数，Posix有dlclose()函数可以被调用来卸载指定的动态连接库，但是Java并没有提供一个UnloadClass()的方法来卸载指定的类。

在Java中，java class的卸载仅仅是一种对系统的优化，有助于减少应用对内存的占用。既然是一种优化方法，那么就完全是JVM自行决定如何实现，对Java开发人员来说是完全透明的。

 

在什么时候一个java class/interface会被卸载呢？Sun公司的原话是这么说的："class or interface may be unloaded if and only if its class loader is unreachable. Classes loaded by the bootstrap loader may not be unloaded."

 

事实上我们关心的不是如何卸载类的，我们关心的是如何更新已经被加载了的类从而更新应用的功能。JSP则是一个非常典型的例子，如果一个JSP文件被更改了，应用服务器则需要把更改后的JSP重新编译，然后加载新生成的类来响应后继的请求。

其实一个已经加载的类是无法被更新的，如果你试图用同一个ClassLoader再次加载同一个类，就会得到异常（java.lang.LinkageError: duplicate class definition），我们只能够重新创建一个新的ClassLoader实例来再次加载新类。至于原来已经加载的类，开发人员不必去管它，因为它可能还有实例正在被使用，只要相关的实例都被内存回收了，那么JVM就会在适当的时候把不会再使用的类卸载。