Java 类加载机制（四）：自定义 ClassLoader

1. Java 类加载机制的强大之处

• 在于我们可以创建自定义的 ClassLoader
• 自定义 ClassLoader 是 Tomcat 实现应用隔离、支持 JSP、OSGI 实现动态模块化的基础

2. 怎样自定义 ClassLoader

• 一般而言，继承类 ClassLoader，重写 findClass() 方法就可以了
• 实现 findClass() 方法
  • 使用自己的逻辑寻找 class 文件字节码的字节形式
  • 找到后，使用如下方法转换为 Class 对象：protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)
  • name 表示类名，b 是存放字节码数据的字节数组，有效数据从 off 开始，长度为 len

3. 写一个自定义 ClassLoader 的 Demo

public class MyClassLoader extends ClassLoader {
    private static final String BASE_DIR = "data/c87/"; //从 BASE_DIR 下的路径中加载类
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        String fileName = name.replaceAll("\\.", "/");
        fileName = BASE_DIR + fileName + ".class";
        try {
            byte[] bytes = BinaryFileUtils.readFileToByteArray(fileName); //使用第 13 章介绍的 readFileToByteArray() 方法读取文件，转换为 byte 数组
            return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
        } catch(IOException ex) {
            throw new ClassNotFoundException("failed to load class " + name, ex);
        }
    }
}

4. 接上题，自定义的 MyClassLoader 有什么用呢

• MyClassLoader 没有指定父 ClassLoader，默认是系统类加载器

  • 即 ClassLoader.getSystemClassLoader() 的返回值
  • 不过，ClassLoader 有一个可重写的构造方法，可以指定父 ClassLoader: protected ClassLoader(ClassLoader parent)

• 确实可以将 BASE_DIR 加到 classpath 中，但从 Web 服务器、数据库和缓存服务器获取 byte 数组，这就不是系统类加载器能做到的了

• 使用自定义的 MyClassLoader 还有一个好处，就是可以创建多个 MyClassLoader。对同一个类，每个 MyClassLoader 都可以加载一次，得到同一个类的不同对象。这样的好处是

  • 可以实现隔离。一个复杂的程序，内部可能按模块组织，不同模块可能使用同一个类，但使用的是不同的版本，如果使用同一个类加载器，它们是无法共存的。不同模块使用不同的类加载器就可以实现隔离，Tomcat 使用它隔离不同的 Web 应用，OSGI 使用它隔离不同模块
  • 可以实现热部署。使用同一个 ClassLoader，类只会被加载一次。加载后，即使 class 文件已经变了，再次加载，得到的也还是原来的 Class 对象。而使用 MyClassLoader，则可以创建一个新的 ClassLoader，再用它加载 Class，得到的 Class 对象就是新的，从而实现动态更新