什麼是ClassLoader ？在所有的程式語言中，Java以運行在Java虛擬機器上而獨樹一格。這意味著編譯的程式將以一種獨特的，與平台無關的形式運行在目標機器上，而不是目標機器的格式。這種格式在很多方面和傳統的可執行程序相比，有很大的區別。
Java ClassLoader是java運作系統中一個至關重要但是經常被忽略的元件。它負責在運行時尋找並載入類別文件。建立自訂的ClassLoader可以徹底重訂如何將類別檔案載入至系統。
這個教學對Java的ClassLoader進行整體概述，並給了一個自訂ClassLoader的例子。這個ClassLoader會在載入程式碼之前自動編譯。你將會了解ClassLoader是做什麼的，以及如何建立自訂ClassLoader。
本教學需要閱讀者對Java程式設計有基礎了解，包括創建，編譯和執行簡單的命令列Java程式。
閱讀完本教學之後，你會知道如何：
擴充JVM的功能
建立一個自訂的ClassLoader
學習如何將ClassLoader整合到Java應用程式
修改ClassLoader使其符合Java2版本
自訂ClassLoader的範例在Sun發布Java語言的時候，最令人興奮的事情之一就是觀察這項技術是如何執行從遠端Web伺服器及時載入程式碼的。它們是透過來自遠端的Web伺服器的HTTP連接發送字節碼並在本地運行，這一點令人興奮。
瀏覽器和Applet中的類別載入器還有別的功能：安全管理，防止不同頁面上的applet相互影響等。 下面我們將會建立一個自訂的類別載入器叫做CompilingClassLoader(CCL)、CCL會幫我們編譯Java程式碼。它基本上就像是在運行系統中直接建立一個簡單的make程式。
Class loadClass(String name, boolean resolve)
resolve參數說明類別是否需要被解析。可以把類別的解析理解為完全的準備好執行類別。解析並不是必要的。如果JVM只需要確定該類別存在或是找出其父類，則無需解析。
在java1.1版本以前，自訂ClassLoader只需要重寫loadClass方法。
defineClass方法是整個ClassLoader的核心。此方法將原始位元組陣列轉換為一個Class物件。原始位元組數組包含從本地或遠端得到的資料。
defineClass負責處理JVM的許多複雜，神秘而且依賴於具體實現的部分。它將字節碼解析為運行時的資料結構，檢查其有效性等。不用擔心，這些你不用自己實現。事實上，你根本無法重寫它，因為該方法是final方法。
findSystemClass方法findSysetmClass方法從本機檔案系統載入檔案。它在本機檔案系統中尋找類別文件，如果存在，使用defineClass將其從原始位元組轉換為類別物件。這是JVM在執行Java應用程式時載入類別的預設機制。
對於自訂的ClassLoader，我們只會在嘗試了別的方法來載入類別內容之後，才呼叫findSystemClass方法。道理很簡單：自訂的ClassLoader包含一些載入特殊類別的步驟，但並非所有的類別都是特殊類別。例如，即便ClassLoader需要從遠端網站取得一些類別，還是有許多類別需要從本地的Java庫載入。這些類別並不是我們關注的重點，因此我們需要JVM以預設的方式來取得。
整個流程如下：
請求自訂ClassLoader載入一個類別
查看遠端伺服器是否有該類別
如果有，則獲取並返回
如果沒有，我們假設該類是位於本地的基礎類，並調用findSystemClass 從檔案系統載入出來。
在大多數自訂的ClassLoader中，你需要先滴啊用findSystemClass來減少對遠端網站的訪問，因為大多數Java類別都位於本地的類別庫中。但是，在下一節你會看到，在自動將應用程式碼編譯之前，我們不希望JVM從本機檔案系統載入類別。
resolveClass方法如前文所說，類別的載入是可以部分進行（不進行解析）或是徹底進行的（進行解析）。當我們實作自己的loadClass方法時，我們或許需要呼叫resolveClass方法，這取決於loadClass中的resolve參數的值。
findLoadedClass方法findLoadedClass方法充當快取呼叫機制：當loadClass方法被呼叫時，他會呼叫這個方法來查看類別是否已經載入過了，省去了重複載入。這個方法應先被呼叫。
我們的例子中loadClass執行以下幾步（這裡我們不會特別關注到底採用了什麼神奇的方法來取得類別檔案。它可以是從本地，網路或者是壓縮檔案中獲得的，總之我們獲得了原始類別檔案的字節碼）：
呼叫findLoadedClass查看是否已經載入過該類別
如果沒有，則使用神奇的魔法來獲得原始字節碼
如果獲得字節碼，則呼叫defineClass將其轉換為Class物件
如果沒有取得字節碼，則呼叫findSystemClass，看是否能從本機檔案系統取得類別
如果resolve值為true，則呼叫resolveClass來解析Class物件
如果還是沒有找到類，則拋出ClassNotFoundException
否則，將類別傳回給呼叫者
CompilingClassLoaderCCL的作用是確保程式碼已經被編譯，並且是最新的版本。
以下是該類別的描述：
當需要一個類別時，請查看該類別是否在磁碟上，在目前的目錄或是對應的子目錄下
如果該類別不存在，但其原始碼存在，在呼叫Java編譯器來產生類別檔案
如果類別檔案存在，請查看他是否比原始碼的版本舊，如果低於原始碼的版本，則重新產生類別文件
如果編譯失敗，或者其他的原因導致無法從原始碼中產生類別文件，拋出ClassNotFoundException
如果還是沒有類別文件，那麼它或許在其他的一些函式庫中，呼叫findSystemClass看是否有用
#如果還是找不到類，拋出ClassNotFoundException
#否則，回傳類別
在深入研究之前，我们应该回过头来看一下Java的编译机制。总的来说，当你请求一个类的时候，Java不只是编译各种类信息，它还编译了别的相关联的类。
CCL会按需一个接一个的编译相关的类。但是，当CCL编译完一个类之后试着去编译其它相关类的时候会发现，其它的类已经编译完成了。为什么呢？Java编译器遵循一个规则：如果一个类不存在，或者它相对于源码已经过时了，就需要编译它。从本质上讲，Java编译器先CCL一步完成了大部分的工作。
CCL在编译类的时候会打印其编译的应用程序。在大多数场景里面，你会看到它在程序的主类上调用编译器。
但是，有一种情况是不会在第一次调用时编译所有类的的。如果你通过类名Class.forNasme加载一个类,Java编译器不知道该类需要哪些信息。在这种场景下，你会看到CCL会再次运行Java编译器。
CompilingClassLoader为了使用CCL，我们需要用一种独特的方式启动程序。正常的启动程序如下：
% java Foo arg1 arg2
而我们启动方式如下：
% java CCLRun Foo arg1 arg2
CCLRun是一个特殊的桩程序，它会创建一个CompilingClassLoader并使用它来加载程序的main方法，确保整个程序的类会通过CompilingClassLoader加载。CCLRun使用Java反射API来调用main方法并传参
Java1.2以后ClassLoader有一些变动。原有版本的ClassLoader还是兼容的，而且在新版本下开发ClassLoader更容易了
新的版本下采用了delegate模型。ClassLoader可以将类的请求委托给父类。默认的实现会先调用父类的实现，在自己加载。但是这种模式是可以改变的。所有的ClassLoader的根节点是系统ClassLoader。它默认会从文件系统中加载类。
loadClass默认实现一个自定义的loadClass方法通常会尝试用各种方法来获得一个类的信息。如果你写了大量的ClassLoader，你会发现基本上是在重复写复杂而变化不大的代码。
java1.2的loadClass的默认实现中允许你直接重写findClass方法，loadClass将会在合适的时候调用该方法。
这种方式的好处在于你无须重写loadClass方法。
findClass该方法会被loadClass的默认实现调用。findClass是为了包含ClassLoader所有特定的代码，而无需写大量重负的其他代码
getSystenClassLoader无论你是否重写了findClass或是loadClass方法，getSystemClassLoader允许你直接获得系统的ClassLoader（而不是隐式的用findSystemClass获得）
getParent该方法允许类加载器获取其父类加载器，从而将请求委托给它。当你自定义的加载器无法找到类时，可以使用该方法。父类加载器是指包含创建该类加载代码的加载器。
// $Id$
import java.io.*;
/*
A CompilingClassLoader compiles your Java source on-the-fly. It
checks for nonexistent .class files, or .class files that are older
than their corresponding source code.
*/
public class CompilingClassLoader extends ClassLoader
{
// Given a filename, read the entirety of that file from disk
// and return it as a byte array.
private byte[] getBytes( String filename ) throws IOException {
// Find out the length of the file
File file = new File( filename );
long len = file.length();
// Create an array that's just the right size for the file's
// contents
byte raw[] = new byte[(int)len];
// Open the file
FileInputStream fin = new FileInputStream( file );
// Read all of it into the array; if we don't get all,
// then it's an error.
int r = fin.read( raw );
if (r != len)
throw new IOException( "Can't read all, "+r+" != "+len );
// Don't forget to close the file!
fin.close();
// And finally return the file contents as an array
return raw;
}
// Spawn a process to compile the java source code file
// specified in the 'javaFile' parameter. Return a true if
// the compilation worked, false otherwise.
private boolean compile( String javaFile ) throws IOException {
// Let the user know what's going on
System.out.println( "CCL: Compiling "+javaFile+"..." );
// Start up the compiler
Process p = Runtime.getRuntime().exec( "javac "+javaFile );
// Wait for it to finish running
try {
p.waitFor();
} catch( InterruptedException ie ) { System.out.println( ie ); }
// Check the return code, in case of a compilation error
int ret = p.exitValue();
// Tell whether the compilation worked
return ret==0;
}
// The heart of the ClassLoader -- automatically compile
// source as necessary when looking for class files
public Class loadClass( String name, boolean resolve )
throws ClassNotFoundException {
// Our goal is to get a Class object
Class clas = null;
// First, see if we've already dealt with this one
clas = findLoadedClass( name );
//System.out.println( "findLoadedClass: "+clas );
// Create a pathname from the class name
// E.g. java.lang.Object => java/lang/Object
String fileStub = name.replace( '.', '/' );
// Build objects pointing to the source code (.java) and object
// code (.class)
String javaFilename = fileStub+".java";
String classFilename = fileStub+".class";
File javaFile = new File( javaFilename );
File classFile = new File( classFilename );
//System.out.println( "j "+javaFile.lastModified()+" c "+
// classFile.lastModified() );
// First, see if we want to try compiling. We do if (a) there
// is source code, and either (b0) there is no object code,
// or (b1) there is object code, but it's older than the source
if (javaFile.exists() &&
(!classFile.exists() ||
javaFile.lastModified() > classFile.lastModified())) {
try {
// Try to compile it. If this doesn't work, then
// we must declare failure. (It's not good enough to use
// and already-existing, but out-of-date, classfile)
if (!compile( javaFilename ) || !classFile.exists()) {
throw new ClassNotFoundException( "Compile failed: "+javaFilename );
}
} catch( IOException ie ) {
// Another place where we might come to if we fail
// to compile
throw new ClassNotFoundException( ie.toString() );
}
}
// Let's try to load up the raw bytes, assuming they were
// properly compiled, or didn't need to be compiled
try {
// read the bytes
byte raw[] = getBytes( classFilename );
// try to turn them into a class
clas = defineClass( name, raw, 0, raw.length );
} catch( IOException ie ) {
// This is not a failure! If we reach here, it might
// mean that we are dealing with a class in a library,
// such as java.lang.Object
}
//System.out.println( "defineClass: "+clas );
// Maybe the class is in a library -- try loading
// the normal way
if (clas==null) {
clas = findSystemClass( name );
}
//System.out.println( "findSystemClass: "+clas );
// Resolve the class, if any, but only if the "resolve"
// flag is set to true
if (resolve && clas != null)
resolveClass( clas );
// If we still don't have a class, it's an error
if (clas == null)
throw new ClassNotFoundException( name );
// Otherwise, return the class
return clas;
}
}import java.lang.reflect.*;
/*
CCLRun executes a Java program by loading it through a
CompilingClassLoader.
*/
public class CCLRun
{
static public void main( String args[] ) throws Exception {
// The first argument is the Java program (class) the user
// wants to run
String progClass = args[0];
// And the arguments to that program are just
// arguments 1..n, so separate those out into
// their own array
String progArgs[] = new String[args.length-1];
System.arraycopy( args, 1, progArgs, 0, progArgs.length );
// Create a CompilingClassLoader
CompilingClassLoader ccl = new CompilingClassLoader();
// Load the main class through our CCL
Class clas = ccl.loadClass( progClass );
// Use reflection to call its main() method, and to
// pass the arguments in.
// Get a class representing the type of the main method's argument
Class mainArgType[] = { (new String[0]).getClass() };
// Find the standard main method in the class
Method main = clas.getMethod( "main", mainArgType );
// Create a list containing the arguments -- in this case,
// an array of strings
Object argsArray[] = { progArgs };
// Call the method
main.invoke( null, argsArray );
}
}public class Foo
{
static public void main( String args[] ) throws Exception {
System.out.println( "foo! "+args[0]+" "+args[1] );
new Bar( args[0], args[1] );
}
}import baz.*;
public class Bar
{
public Bar( String a, String b ) {
System.out.println( "bar! "+a+" "+b );
new Baz( a, b );
try {
Class booClass = Class.forName( "Boo" );
Object boo = booClass.newInstance();
} catch( Exception e ) {
e.printStackTrace();
}
}
} package baz;
public class Baz
{
public Baz( String a, String b ) {
System.out.println( "baz! "+a+" "+b );
}
}public class Boo
{
public Boo() {
System.out.println( "Boo!" );
}
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