Java JVM：编译加载机制与自定义类加载器

编译机制

编译主要是把 .java 文件转换为 .class 文件。其中转换后的 .class 文件就包含了元数据，方法信息等一些信息。比如说元数据就包含了 Java 文件中声明的常量，也就是我们所说的常量池。

类加载机制

JVM 是通过一个称为 ClassLoader 的东西来加载 class 文件，每当 JVM 启动的时候，就会产生 三个 ClassLoader，它们分别是Bootstrap Loader， ExtClassLoader 和 AppClassLoader。 这三个 ClassLoader 的作用是不同的，它们所加载的class 文件也不同。

BootStrap Loader：它所加载的都是 JVM 中最底层的类。
ExtClassLoader：用于加载 Java 的一些库。
AppClassLoader：它主要由 java.class.path 来指定。
JVM 加载 class 文件的时候，采用了 双亲委托模型，三个加载器的委托模式如下图所示：
委托模式图



工作过程是：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法加载这个加载请求的时候，子加载器才会尝试自己去加载。

那么，在加载完 class 文件之后， ClassLoader 如何将 class 文件变成一个 java 类的。在 ClassLoader中有一个非常重要的方法叫 findClass() 方法，它接受要加载的类作为它的参数，在该方法中会找到class文件并且读取文件中的内容到一个 byte 数组，然后再调用 另外一个重要的方法：defineClass()，该方法能够把 byte 数组中的内容转化为一个相应的 Class Object。

委托机制，指先委托父转载器寻找目标类，只有在找不到的情况下才从自己的类路径中查找并装载类，这一点是从安全角度考虑的， 试想如果有人编写了一个恶意的基础类，比如String类，并装载到JVM中将会引起多么可怕的后果呢。但是，由于有了全盘负责委托机制，String类 永远是有根装载器装载，这样就避免了事件的发生。另外，我们经常遇到的NoSuchMethodError的错误往往就是因为加载了不同版本的包造成的。

自定义类加载器

默认的类加载器只知道如何从本地系统加载类。如果我们的程序只是在本机跑的话，一般来说默认加载器可以应付。但是如果我们需要加载远程服务器的类，或者说加载网络上的，不是本机上的类的时候，就需要到自定义类加载器。

实现方式：

自定义类加载器可以选择继承ClassLoader类，重写里面的方法来实现。里面有三个重要的方法，一个是loadClass()方法，一个是findClass()方法，一个是defineClass()方法。

对于loadClass(String name,Boolean resolve)方法：不推荐重写，因为loadClass()方法做的工作主要为实现双亲委托模型，我们重写的话可能会破坏该模型，并且也增加自己的开发难度。

对于defineClass(String name,byte[] b,int off,int len)方法，主要用于将原始字节转换为Class对象，也不需要我们重写。

对于findClass(String name)方法，根据名称来查找类。把.class文件的内容放入一个byte[]数组中，供defineClass()方法使用。一般我们就重写这个方法。在这个方法中，我们重新定义从哪里，怎么样读取文件内容。这样我们就可以把从本机上改为从网络上得到类，从而实现自定义类加载器。

总而言之：

继承ClassLoader类。

重写findClass(String name)方法。 在这个方法里面我们重新定义从哪里，怎么读取文件内容到byte[]数组中，供defineClass()使用。

例子：

public class Sample{
public int v1 = 1;
public Sample(){
System.out.println(“Sample is load by :” + this.getClass().getClassLoader());
}
}
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;

public class MyClassLoader extends ClassLoader{
private String name;
private String path = ”d:\\”;
private final String fileType = ”.class”;

public MyClassLoader(String name){
super();
this.name = name;
}
public MyClassLoader(ClassLoader parent, String name){
super(parent);
this.name = name;
}
@Override
public String toString(){return this.name;}
public String getName(){return name;}
public void setName(String name){this.name = name;}
public String getPath(){return path;}
public void setPath(String path){this.path = path;}
public String getFileType(){return fileType;}

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException{
byte[] data = this.loadClassData(name);
return this.defineClass(name, data, 0, data.length);
}
private byte[] loadClassData(String name){
InputStream is = null;
byte[] data = null;
ByteArrayOutputStream baos = null;
try{
this.name = this.name.replace(“.”, ”\\”);
is = new FileInputStream(new File(path + name + fileType));
baos = new ByteArrayOutputStream();
int ch = 0;
while (-1 != (ch = is.read())){
baos.write(ch);
}
data = baos.toByteArray();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally{
try{
is.close();
baos.close();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
return data;
}
public static void showClassLoader(ClassLoader loader) throws Exception{
Class clazz = loader.loadClass(“Sample”);
Object object = clazz.newInstance();
}
public static void main(String[] args) throws Exception{
MyClassLoader loader1 = new MyClassLoader(“loader1″);
loader1.setPath(“d:\\loader1\\”);
MyClassLoader loader2 = new MyClassLoader(loader1, ”loader2″);
loader2.setPath(“d:\\loader2\\”);
MyClassLoader loader3 = new MyClassLoader(null, ”loader3″);
loader3.setPath(“d:\\loader3\\”);
showClassLoader(loader2);
showClassLoader(loader3);
}
}