java 类加载器 解密_JAVA类加载器总结整理
一、What(是什么？)
1、概念
Java類加載器是Java運行時環境的一部分，負責動態加載Java類到JVM的內存空間中。每個Java類必須由某個類加載器裝入到內存中。每一個類加載器都有一個父類加載器(BootStrap引導類加載器沒有)。
2、 JVM中有3個默認的加載器：
(1) BootStrap：引導類加載器。這個加載器很特殊，它不是JAVA類，因此它不需要被別人加載，它嵌套在JVM內核里，也就是說JVM啟動的時候BootStrap就啟動了，它是C++寫的二進制代碼，可以加載別的類。這也是為什么System.class.getClassLoader()結果為null的原因，因為它不是JAVA類，所以它的引用返回null。負責加載核心Java庫，存儲在/jre/lib/rt.jar
(2) ExtClassLoader：擴展類加載器。
(3) AppClassLoader：根據類路徑來加載java類。一般我們自定義的類都是通過這個AppClassLoader加載。
3、類加載器及其委托機制
(1) 當Java虛擬機加載一個類時，如何加載呢？
首先當前線程的類加載器去加載線程中的第一個類(如類A):
l 如果類A引用了類B，Java虛擬機將加載類A的加載器去加載類B
l 還可以直接調用ClassLoader.loadClass()方法來指定某個類加載器去加載某個類
(2) 委托機制的作用—防止內存中出現多分同樣的字節碼
例如類A和類B都要加載System類：
l 如果不用委托機制，都是自己加載，那么類A會加載一份Sysem字節碼，同時類B也會加載一份字節碼看，這樣內存中就出現了兩份System字節碼。
l 如果使用委托機制，會遞歸地向父類查找，首選用BootStrap嘗試加載，如果找不到就向下。這里System就能在BootStrap中找到然后加載。如果此時B也加載System，也從BootStrap，此時BootStrap發現已經加載過System字節碼，則直接返回內存中的System字節碼而不是重新加載，這樣就保證了內存中只有一份字節碼。
例如：用戶使用一個自定義的類(沒有使用自定義類加載器)，那么系統就開始從AppClassLoader向父類加載器發送請求，一直到BootStrap，然后BootStrap類加載器沒有父類，于是就開始查找對應路徑下是否有符合要求的類。如果沒有，則又向下查詢，最終回到AppClassLoader(請求的發起者)，如果有則返回，沒有則會拋出ClassNotFoundException的異常。如果在AppClassLoader之前，其他類加載器已經找到，則由對應的類加載其返回。
代碼實例1：
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(ClassLoaderTest.class.getClassLoader().getClass().getName());
System.out.println("=========================================");
ClassLoader loader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
while(loader != null) {
System.out.println(loader.getClass().getName());
loader = loader.getParent();
}
System.out.println(loader);
}
}
代碼實例2：
首先我們自定義一個類：
public class Secret{
public String key(){
return "The key is 5132561";
}
}
然后打印加載這個類的類加載器：
System.out.println(new Secret().getClass().getClassLoader().getClass().getName());
輸出結果如下：
因為從BootStrapèExtClassLoaderèAppClassLoader這個過程中，只有到AppClassLoader才找到對應的類，所以打印AppClassLoader。
代碼實例3：
如果我們將Secret的字節碼打成jar包并放到ExtClassLoader所指向的目錄–/jre/lib/ext目錄下，那么BootStrapèExtClassLoader，到ExtClassLoader就找到了對應的類并返回，這時就打印ExtClassLoader。
打包成jar包并保存到/jre/lib/ext目錄下。
再次輸出：
System.out.println(new Secret().getClass().getClassLoader().getClass().getName());
二、How(如何自定義類加載器？)
自定義的類加載器必須繼承ClassLoader，并實現重載findClass方法。
代碼實例：
public class DecodeClassLoader extends ClassLoader{
private String classDir;
public DecodeClassLoader(){}
public DecodeClassLoader(String classDir){
this.classDir = classDir;
}
@Override
protected Class> findClass(String name) {
File f = new File(classDir,name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class");
try {
InputStream in = new FileInputStream(f);
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
encode(in, out);
byte[] bytes = out.toByteArray();
in.close();
out.close();
return defineClass(bytes, 0, bytes.length);
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
private static void encode(InputStream in, OutputStream out) throws IOException{
int b = 0;
while((b=in.read())!= -1){
out.write(b ^ 0xff);
}
}
}
三、Where(在什么地方使用？)
(1)運行時裝載或卸載類。常用于：實現腳本語言
用于bean生成器
允許用戶定義的擴展性
允許命名控件之間的通信。
(2)改變Java字節碼的裝入，例如Java類字節碼的加密
(3)修改以裝入的字節碼
四、類加載器的綜合應用實例
通過一個加密類對一個重要的類字節碼進行加密，使得只有使用解密類加載器才可以成功加載并使用。示意圖如下：
(1)DecodeClassLoader.java見上面。
(2)加密類：對Secret字節碼進行加密
public class EncodeUtil {
private static void encode(InputStream in, OutputStream out) throws IOException{
int b = 0;
while((b=in.read())!= -1){
out.write(b ^ 0xff);
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
String srcPath = "E:\\java_workspace\\004ClassLoaderDemo\\bin\\com\\shuwoom\\classloader\\Secret.class";//args[0];
String destDir = "shuwoomlib";
FileInputStream in = new FileInputStream(srcPath);
String destFileName = srcPath.substring(srcPath.lastIndexOf("\\") + 1);
String destPath = destDir + "\\" + destFileName;
System.out.println(destPath);
FileOutputStream out = new FileOutputStream(destPath);
encode(in,out);
in.close();
out.close();
}
}
(3)被加載的類：
public class Secret{
public String key(){
return "The key is 5132561";
}
}
首先運行EncodeUtil加密工具類，將Secret.class文件加密并保存到指定的shuwoomlib目錄下，此時，在bin/bom/shuwoom/classloader目錄下的Secret是未經加密的字節碼。現在我們將shuwoomlib目錄下加密的Secret.class替換掉bin/bom/shuwoom/classloader目錄下的Secret.class。那么AppClassLoader找到的就是經過加密的字節碼。
//如果直接使用AppClassLoader加載，會報錯。
System.out.println(new Secret().key());
編譯運行會報錯：
//通過DecodeClassLoader類加載器獲得Secret原字節碼
ClassLoader classLoader = new DecodeClassLoader("shuwoomlib");
Class clazz = classLoader.loadClass("Secret");
Method getKeyMethod = clazz.getMethod("key");
System.out.println(getKeyMethod.invoke(clazz.newInstance(), null));
此時才能正常使用。
總結
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