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java class loading技术研究

Posted on 2008-07-31 15:45 阅读(80) 评论(0)  编辑  收藏

最近在忙毕业设计,被分到的课题是 :java class loading技术研究

第一次接触java虚拟机方面的问题,对我来说,还真有些困难。查了两天的资料,简单整理一下。

一个类代表要执行的代码,而数据则表示其相关状态。状态时常改变,而代码则不会。当我们将一个特定的状态与一个类相对应起来,也就意味着将实例化一个对象。尽管相同的类对应的实例的状态千差万别,但其本质都对应着同一段代码。在JAVA中,一个类通常有着一个.class文件,但也有例外。

我们所编译的代码,都是首先通过编译器编译成字节码文件。对于JAVA来说,就是生成一个一个的.class文件。当我们运行程序的时候,再由JAVA虚拟机将所需要的.class文件加载进内存。(这个时候的工作由每一个加载器来完成)。我的毕设所要研究的问题就在这里。如何自己定义一个classloader?自定义的classloader由什么意义呢?呵呵,才接触两天,具体的我还没理解透呢。

关于classloader:
classloader是一种tree-like的hierarchy的结构,这颗树的root是bootstrap classloader。当JVM启动后,系统往往会有三个或三个以上的Class Loader,也即:Bootstrap CL, Extension CL, System CL和User-defined CL。任何的CL都有一个parent CL(Bootstrap CL除外),从而所有的CL形成一颗自上而下的树,其中Bootstrap CL是这颗树的Root。
Bootstrap CL
└──Extension CL
└──System CL
└──User-defined CL.(classLoaderA)
└──User-defined CL.(classLoaderB)

流程:

当执行“ java XXX.class ”时, java.exe 首先找到 JRE Java Runtime Environment ),接着找到位于 JRE 之中的 jvm.dll ,最后载入 jvm.dll 并启动虚拟机。

虚拟机一启动,先做一些初始化动作,如获取系统参数等,然后产生 BL BL 加载 Java 基础类,这些类都存放在 JRE 中的 lib 目录下,可由 System.getProperty(“sun.boot.class.path”) 列出。

jvm建立->初始化动作->产生第一个ClassLoader,即bootstrap loader->bootstrap loader在sum.misc.Launcher类里面的ExtClassLoader,并设定其Parent为null->bootstrap loader载入sun.misc.Launcher$AppClassLoader,并设定其parent为ExtClassLoader(但是AppClassLoader也是由bootstrap loader所载入的)->AppClassLoader载入各个xx.class,xx.class也有可能被ExtclassLoader或者bootstrap loader载入.

Java类装载体系结构

装载类的过程非常简单:查找类所在位置,并将找到的Java类的字节码装入内存,生成对应的Class对象。Java的类装载器专门用来实现这样的过程,JVM并不止有一个类装载器,事实上,如果你愿意的话,你可以让JVM拥有无数个类装载器,当然这除了测试JVM外,我想不出还有其他的用途。你应该已经发现到了这样一个问题,类装载器自身也是一个类,它也需要被装载到内存中来,那么这些类装载器由谁来装载呢,总得有个根吧?没错,确实存在这样的根,它就是神龙见首不见尾的Bootstrap ClassLoader. 为什么说它神龙见首不见尾呢,因为你根本无法在Java代码中抓住哪怕是它的一点点的尾巴,尽管你能时时刻刻体会到它的存在,因为java的运行环境所需要的所有类库,都由它来装载,而它本身是C++写的程序,可以独立运行,可以说是JVM的运行起点,伟大吧。在Bootstrap完成它的任务后,会生成一个AppClassLoader(实际上之前系统还会使用扩展类装载器ExtClassLoader,它用于装载Java运行环境扩展包中的类),这个类装载器才是我们经常使用的,可以调用ClassLoader.getSystemClassLoader() 来获得,我们假定程序中没有使用类装载器相关操作设定或者自定义新的类装载器,那么我们编写的所有java类通通会由它来装载,值得尊敬吧。AppClassLoader查找类的区域就是耳熟能详的Classpath,也是初学者必须跨过的门槛,有没有灵光一闪的感觉,我们按照它的类查找范围给它取名为类路径类装载器。还是先前假定的情况,当Java中出现新的类,AppClassLoader首先在类传递给它的父类类装载器,也就是Extion ClassLoader,询问它是否能够装载该类,如果能,那AppClassLoader就不干这活了,同样Extion ClassLoader在装载时,也会先问问它的父类装载器。我们可以看出类装载器实际上是一个树状的结构图,每个类装载器有自己的父亲,类装载器在装载类时,总是先让自己的父类装载器装载(多么尊敬长辈),如果父类装载器无法装载该类时,自己就会动手装载,如果它也装载不了,那么对不起,它会大喊一声:Exception,class not found。有必要提一句,当由直接使用类路径装载器装载类失败抛出的是NoClassDefFoundException异常。如果使用自定义的类装载器loadClass方法或者ClassLoader的findSystemClass方法装载类,如果你不去刻意改变,那么抛出的是ClassNotFoundException。

类加载器是什么?

Java和其他语言不同的是,Java是运行于Java虚拟机(JVM)。这就意味着编译后的代码是以
一种和平台无关的格式保存的,而不是某种特定的机器上运行的格式。这种格式和传统的可
执行代码格式有很多重要的区别。具体来说,不同于C或者C++程序,Java程序不是一个独
立的可执行文件,而是由很多分开的类文件组成,每个类文件对应一个Java类。 另外,这
些类文件并不是马上加载到内存,而是当程序需要的时候才加载。 类加载器就是Java虚拟
机中用来把类加载到内存的工具。而且,Java类加载器也是用Java实现的。这样你就不需要
对Java虚拟机有深入的理解就可以很容易创建自己的类加载器了。

为什么要创建类加载器?

既然Java虚拟金已经有了类加载器,我们还要自己创建其他的呢?问得好。默认的类加载器
只知道如何从本地系统加载类。当你的程序完全在本机编译的话,默认的类加载器一般都工
作的很好。但是Java中最激动人心的地方之一就是很容易的从网络上而不只是本地加载类。
举个例子,浏览器可以通过自定义的类加载器加载类。 还有
很多加载类的方式。除了简单的从本地或者网络外,你还可以通过自定义Java中最激动人心
的地方之一:
* 执行非信任代码前自动验证数字签名
* 根据用户提供的密码解密代码
* 根据用户的需要动态的创建类
你关心的任何东西都能方便的以字节码的形式集成到你的应用中

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以上大都是别人的文字,我选取了一些保存下来。用于以后的继续学习。

如果哪位朋友研究过这方面的内容,很乐意向您请教学习。



久城 2007-03-23 14:07 发表评论

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