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2011年計(jì)算機(jī)等級(jí)考試二級(jí)JAVA學(xué)習(xí)精華整理(4)

考試吧整理了2011年計(jì)算機(jī)的等考二級(jí)JAVA學(xué)習(xí)精華,幫助考生備考。

  1.1.1.4 類加載器(ClassLoader)

  1.1.1.4.1 基礎(chǔ)知識(shí)

  靜態(tài)庫、動(dòng)態(tài)連接庫

  程序編制一般需經(jīng)編輯、編譯、連接、加載和運(yùn)行幾個(gè)步驟。在我們的應(yīng)用中,有一些公共代碼是需要反復(fù)使用,就把這些代碼編譯為“庫”文件;在連接步驟中,連接器將從庫文件取得所需的代碼,復(fù)制到生成的可執(zhí)行文件中。這種庫稱為靜態(tài)庫,其特點(diǎn)是可執(zhí)行文件中包含了庫代碼的一份完整拷貝;缺點(diǎn)就是被多次使用就會(huì)有多份冗余拷貝。

  為了克服這個(gè)缺點(diǎn)可以采用動(dòng)態(tài)連接庫。這個(gè)時(shí)候連接器僅僅是在可執(zhí)行文件中打上標(biāo)志,說明需要使用哪些動(dòng)態(tài)連接庫;當(dāng)運(yùn)行程序時(shí),加載器根據(jù)這些標(biāo)志把所需的動(dòng)態(tài)連接庫加載到內(nèi)存。

  另外在當(dāng)前的編程環(huán)境中,一般都提供方法讓程序在運(yùn)行的時(shí)候把某個(gè)特定的動(dòng)態(tài)連接庫加載并運(yùn)行,也可以將其卸載(例如Win32的LoadLibrary()&FreeLibrary()和Posix的dlopen()&dlclose())。這個(gè)功能被廣泛地用于在程序運(yùn)行時(shí)刻更新某些功能模塊或者是程序外觀。

  What is ClassLoader?

  與普通程序不同的是,Java程序(class文件)并不是本地的可執(zhí)行程序。當(dāng)運(yùn)行Java程序時(shí),首先運(yùn)行JVM(Java虛擬機(jī)),然后再把Java class加載到JVM里頭運(yùn)行,負(fù)責(zé)加載Java class的這部分就叫做Class Loader。

  JVM本身包含了一個(gè)ClassLoader稱為Bootstrap ClassLoader,和JVM一樣,Bootstrap ClassLoader是用本地代碼實(shí)現(xiàn)的,它負(fù)責(zé)加載核心Java Class(即所有java.*開頭的類)。另外JVM還會(huì)提供兩個(gè)ClassLoader,它們都是用Java語言編寫的,由Bootstrap ClassLoader加載;其中Extension ClassLoader負(fù)責(zé)加載擴(kuò)展的Java class(例如所有javax.*開頭的類和存放在JRE的ext目錄下的類),Application ClassLoader負(fù)責(zé)加載應(yīng)用程序自身的類。

  When to load the class?

  什么時(shí)候JVM會(huì)使用ClassLoader加載一個(gè)類呢?當(dāng)你使用java去執(zhí)行一個(gè)類,JVM使用Application ClassLoader加載這個(gè)類;然后如果類A引用了類B,不管是直接引用還是用Class.forName()引用,JVM就會(huì)找到加載類A的ClassLoader,并用這個(gè)ClassLoader來加載類B。

  Why use your own ClassLoader?

  似乎JVM自身的ClassLoader已經(jīng)足夠了,為什么我們還需要?jiǎng)?chuàng)建自己的ClassLoader呢?

  因?yàn)镴VM自帶的ClassLoader只是懂得從本地文件系統(tǒng)加載標(biāo)準(zhǔn)的java class文件,如果編寫你自己的ClassLoader,你可以做到:

  1)在執(zhí)行非置信代碼之前,自動(dòng)驗(yàn)證數(shù)字簽名

  2)動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建符合用戶特定需要的定制化構(gòu)建類

  3)從特定的場所取得java class,例如數(shù)據(jù)庫中

  4) 等等

  事實(shí)上當(dāng)使用Applet的時(shí)候,就用到了特定的ClassLoader,因?yàn)檫@時(shí)需要從網(wǎng)絡(luò)上加載java class,并且要檢查相關(guān)的安全信息。

  目前的應(yīng)用服務(wù)器大都使用了ClassLoader技術(shù),即使你不需要?jiǎng)?chuàng)建自己的ClassLoader,了解其原理也有助于更好地部署自己的應(yīng)用。

  ClassLoader Tree & Delegation Model

  當(dāng)你決定創(chuàng)建你自己的ClassLoader時(shí),需要繼承java.lang.ClassLoader或者它的子類。在實(shí)例化每個(gè)ClassLoader對(duì)象時(shí),需要指定一個(gè)父對(duì)象;如果沒有指定的話,系統(tǒng)自動(dòng)指定ClassLoader.getSystemClassLoader()為父對(duì)象。如下圖:

  在Java 1.2后,java class的加載采用所謂的委托模式(Delegation Modle),當(dāng)調(diào)用一個(gè)ClassLoader.loadClass()加載一個(gè)類的時(shí)候,將遵循以下的步驟:

  1)檢查這個(gè)類是否已經(jīng)被加載進(jìn)來了?

  2)如果還沒有加載,調(diào)用父對(duì)象加載該類

  3)如果父對(duì)象無法加載,調(diào)用本對(duì)象的findClass()取得這個(gè)類。

  所以當(dāng)創(chuàng)建自己的Class Loader時(shí),只需要重載findClass()這個(gè)方法。

  Unloading? Reloading?

  當(dāng)一個(gè)java class被加載到JVM之后,它有沒有可能被卸載呢?我們知道Win32有FreeLibrary()函數(shù),Posix有dlclose()函數(shù)可以被調(diào)用來卸載指定的動(dòng)態(tài)連接庫,但是Java并沒有提供一個(gè)UnloadClass()的方法來卸載指定的類。

  在Java中,java class的卸載僅僅是一種對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化,有助于減少應(yīng)用對(duì)內(nèi)存的占用。既然是一種優(yōu)化方法,那么就完全是JVM自行決定如何實(shí)現(xiàn),對(duì)Java開發(fā)人員來說是完全透明的。

  在什么時(shí)候一個(gè)java class/interface會(huì)被卸載呢?Sun公司的原話是這么說的:"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."

  事實(shí)上我們關(guān)心的不是如何卸載類的,我們關(guān)心的是如何更新已經(jīng)被加載了的類從而更新應(yīng)用的功能。JSP則是一個(gè)非常典型的例子,如果一個(gè)JSP文件被更改了,應(yīng)用服務(wù)器則需要把更改后的JSP重新編譯,然后加載新生成的類來響應(yīng)后繼的請(qǐng)求。

  其實(shí)一個(gè)已經(jīng)加載的類是無法被更新的,如果你試圖用同一個(gè)ClassLoader再次加載同一個(gè)類,就會(huì)得到異常(java.lang.LinkageError: duplicate class definition),我們只能夠重新創(chuàng)建一個(gè)新的ClassLoader實(shí)例來再次加載新類。至于原來已經(jīng)加載的類,開發(fā)人員不必去管它,因?yàn)樗赡苓有實(shí)例正在被使用,只要相關(guān)的實(shí)例都被內(nèi)存回收了,那么JVM就會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候把不會(huì)再使用的類卸載。

  1.1.1.1.2 類加載的表現(xiàn)形式

  java中的類是動(dòng)態(tài)加載的,我們先看一下我們常用的類加載方式,先有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí),才能進(jìn)一步

  深入討論,類加載無非就是下面三種方式。

  class A{}

  class B{}

  class C{}

  public class Loader{

  public static void main(String[] args) throws Exception{

  Class aa=A.class;

  Class bb=Class.forName("B");

  Class cc=ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("C");

  }

  }

  我們先看.class字面量方式,很多人可能不知道這種方式,因?yàn)檫@種用法不是一般java語法。

  通過javap我們可以發(fā)現(xiàn),這種方式的大致等價(jià)于定義了一個(gè)靜態(tài)成員變量

  static Class class$0;(后面的編號(hào)是增長的)

  你可以試圖再定義一個(gè) static Class class$0,應(yīng)該會(huì)收到一個(gè)編譯錯(cuò)誤(重復(fù)定義)。

  Class aa=A.class;

  就相當(dāng)于

  if(class$0==null){

  try{

  Class.forName("A");

  }

  cacth(ClassNotFoundException e){

  throw new NoClassDefFoundError(e);

  }

  }

  Class aa=class$0;

  可以很清楚的看到,這種類的字面量定義其實(shí)不是加載類的方式,而是被編譯器處理了,實(shí)質(zhì)

  上是使用了Class.forName方法,但是使用這種方式有一個(gè)很大的好處就是不用處理異常,因?yàn)?/P>

  編譯器處理的時(shí)候如果找不到類會(huì)拋出一個(gè)NoClassDefFoundError。也許你覺得需要處理

  ClassNotFoundException這種異常,事實(shí)上99%的情況下我們可以把這種異常認(rèn)為是一個(gè)錯(cuò)誤。

  所以大部分情況我們使用這種方式會(huì)更簡潔。

  最常用的方式就是Class.forName方式了,這也是一個(gè)通用的上層調(diào)用。這個(gè)方法有兩個(gè)重載,

  可能很多人都忽略了第二個(gè)方法。

  public static Class forName(String name) throws ClassNotFoundException

  public static Class forName(String name, boolean initialize,ClassLoader loader) throws ClassNotFoundException

  第二個(gè)方法后面多了兩個(gè)參數(shù),第二個(gè)參數(shù)表示是否初始化,第三個(gè)參數(shù)為指定的類加載器。

  在上面的例子中:

  Class bb=Class.forName("B");等價(jià)于

  Class bb=Class.forName("B",true,Loader.class.getClassLoader());

  這里要詳細(xì)說一下這個(gè)類的初始化這個(gè)參數(shù),如果這個(gè)參數(shù)為false的話,

  類中的static成員不會(huì)被初始化,static語句塊也不會(huì)被執(zhí)行。

  也就是類雖然被加載了,但是沒有被初始化,不過在第一次使用時(shí)仍然會(huì)初始化。

  所以我們有時(shí)候會(huì)看到Class.forName("XXX").newInstance()這樣的語句,為什么這里要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)

  不用的實(shí)例呢?不過是為了保證類被初始化(兼容以前的系統(tǒng))。

  其實(shí)第二個(gè)方法是比較難用的,需要指定類加載器,如果不指定而且又沒有安裝安全管理器的化,

  是無法加載類的,只要看一下具體的實(shí)現(xiàn)就明白了。

  最本質(zhì)的方式當(dāng)然是直接使用ClassLoader加載了,所有的類最終都是通過ClassLoader加載的,

  Class cc=ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("C");

  這里通過使用系統(tǒng)類加載器來加載某個(gè)類,很直接的方式,但是很遺憾的是通過這種方式加載類,

  類是沒有被初始化的(也就是初始化被延遲到真正使用的時(shí)候).不過我們也可以借鑒上面的經(jīng)驗(yàn),加載

  后實(shí)例化一個(gè)對(duì)象Class cc=ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("C").newInstance()。

  這里使用了系統(tǒng)類加載器,也是最常用的類加載器,從classpath中尋找要加載的類。

  java中默認(rèn)有三種類加載器:引導(dǎo)類加載器,擴(kuò)展類加載器,系統(tǒng)類加載器。

  java中的類加載有著規(guī)范的層次結(jié)構(gòu),如果我們要了解類加載的過程,需要明確知道哪個(gè)類被誰

  加載,某個(gè)類加載器加載了哪些類等等,就需要深入理解ClassLoader的本質(zhì)。

  以上只是類加載的表面的東西,我們還將討論深層次的東西。

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