Java Class ClassLoader 资源加载

Java Class ClassLoader 资源加载

hb0730 53 2021-04-16

原因：在看Java SPI的时候ServiceLoader.load(Class<S> service) ,发现是通过通过当前线程的Thread.currentThread().getContextClassLoader()然后通过PREFIX = "META-INF/services/"这种规定去找到service ,这不禁想到之前做的dbvc使用springBoot的PathMatchingResourcePatternResolver 来加载classpath路径下的资源文件

案例

 URL url = ResourcesUtils.getResource("/sql/test.sql", this.getClass()); //1
 url = ResourcesUtils.getResource("sql/test.sql", this.getClass()); //2
 url = ResourcesUtils.getResource("sql/test.sql", this.getClass().getClassLoader()); //3
 url = ResourcesUtils.getResource("/sql/test.sql", this.getClass().getClassLoader()); //4

得到的结果

file:/E:/IdeaWork/customer-work/hb0730-commons/commons-lang/target/test-classes/sql/test.sql
null
file:/E:/IdeaWork/customer-work/hb0730-commons/commons-lang/target/test-classes/sql/test.sql
null

源码分析

通过Class得到的resource

 //Class类
 public java.net.URL getResource(String name) {
        name = resolveName(name);
        ClassLoader cl = getClassLoader0(); // 获取加载该Class的ClassLoader，sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
        if (cl==null) {  //如果加载该Class的ClassLoader为null，则表示这是一个系统class
            // A system class.
            return ClassLoader.getSystemResource(name);  //如果是系统class
        }
        return cl.getResource(name); //调用ClassLoader的getResource方法
    }

查看ClassLoader.getResource方法

 public URL getResource(String name) {
        URL url;
        if (parent != null) { //这里的parent为sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@7d4793a8
            url = parent.getResource(name); //这里是一个递归调用，再次进入之后parent为null
        } else {
            url = getBootstrapResource(name); //到达系统启动类加载器
        }
        if (url == null) { //系统启动类加载器没有加载到，递归回退到第一次调用然后是扩展类加载器
            url = findResource(name);
        }
        return url; //最后如果都没有加载到，双亲委派加载失败，则加载应用本身自己的加载器
    }

再看resolveName

private String resolveName(String name) {
        if (name == null) {
            return name;
        }
        if (!name.startsWith("/")) {  //对于不以/开头的文件，
            Class<?> c = this; //获取当前加载类的完整的类路径，
            while (c.isArray()) {
                c = c.getComponentType();
            }
            String baseName = c.getName();
            int index = baseName.lastIndexOf('.');//找到文件的包名称
            if (index != -1) {
                name = baseName.substring(0, index).replace('.', '/')
                    +"/"+name; //将包名称中的.替换为/ 并在最后加上/ 文件名
            }
        } else {
            name = name.substring(1);  //对于/开头的文件名，会只保留文件名称部分。
        }
        return name;
    }

如何理解 name = baseName.substring(0, index).replace('.', '/') +"/"+name; 与 name = name.substring(1);

  1. ` baseName.substring(0, index).replace('.', '/')

                 +"/"+name;`

    举例： 当前启动路径为 com.hb0730.commons.lang.io.ResourcesUtilsTest,那么当前baseName则为当前路径, ` baseName.substring(0, index).replace('.', '/')

                 +"/"+name;` 则为去掉`class`名后的路径得到的文件名路径 `com/hb0730/commons/lang/io/文件路径`

  2. name.substring(1)则去掉/后的资源路径 sql/test.sql

然后在通过ClassLoader去找到资源

ClassLoader#getResource

 public URL getResource(String name) {
        URL url;
        if (parent != null) { //这里的parent为sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@7d4793a8
            url = parent.getResource(name); //这里是一个递归调用，再次进入之后parent为null
        } else {
            url = getBootstrapResource(name); //到达系统启动类加载器
        }
        if (url == null) { //系统启动类加载器没有加载到，递归回退到第一次调用然后是扩展类加载器
            url = findResource(name);
        }
        return url; //最后如果都没有加载到，双亲委派加载失败，则加载应用本身自己的加载器
    }

对于ClassLoader.getResource， 直接调用的就是ClassLoader 类的getResource方法，那么对于getResource("")，path不以'/'开头时，首先通过双亲委派机制，使用的逐级向上委托的形式加载的，最后发现双亲没有加载到文件，最后通过当前类加载classpath根下资源文件。对于getResource("/")，'/'表示Boot ClassLoader中的加载范围，因为这个类加载器是C++实现的，所以加载范围为null。

类加载器ClassLoader

1. 类加载器（ClassLoader）

我们都知道 Java 文件被运行，第一步，需要通过 javac 编译器编译为 class 文件；第二步，JVM 运行 class 文件，实现跨平台。而 JVM 虚拟机第一步肯定是 加载 class 文件，所以，类加载器实现的就是（来自《深入理解Java虚拟机》）：

通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流

类加载器有几个重要的特性：

  1. 每个类加载器都有自己的预定义的搜索范围，用来加载 class 文件；

  2. 每个类和加载它的类加载器共同确定了这个类的唯一性，也就是说如果一个 class 文件被不同的类加载器加载到了 JVM 中，那么这两个类就是不同的类，虽然他们都来自同一份 class 文件；

  3. 双亲委派模型。

    2.1 双亲委派模型

  4. 所有的类加载器都是有层级结构的，每个类加载器都有一个父类类加载器（通过组合实现，而不是继承），除了启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）；

  5. 当一个类加载器接收到一个类加载请求时，首先将这个请求委派给它的父加载器去加载，所以每个类加载请求最终都会传递到顶层的启动类加载器，如果父加载器无法加载时，子类加载器才会去尝试自己去加载；

通过双亲委派模型就实现了类加载器的三个特性：

  1. 委派（delegation）：子类加载器委派给父类加载器加载；
  2. 可见性（visibility）：子类加载器可访问父类加载器加载的类，父类不能访问子类加载器加载的类；
  3. 唯一性（uniqueness）：可保证每个类只被加载一次，比如 Object 类是被 Bootstrap ClassLoader 加载的，因为有了双亲委派模型，所有的 Object 类加载请求都委派到了 Bootstrap ClassLoader，所以保证了只被加载一次。

以上就是类加载器的一些特性，那么在 Java 中类加载器是如何实现的呢？

2.2 Java 中的类加载器

从 JVM 虚拟机的角度来看，只存在两种不同的类加载器：

  1. 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），是虚拟机自身的一部分；
  2. 所有其他的类加载器，独立于虚拟机外部，都继承自抽象类 java.lang.ClassLoader。

而绝大多数 Java 应用都会用到如下 3 中系统提供的类加载器：

  1. 启动类加载器（Bootstrap/Primordial/NULL ClassLoader）：顶层的类加载器，没有父类加载器。负责加载 /lib 目录下的，或则被 -Xbootclasspath 参数所指定路径中的，并被 JVM 识别的（仅按文件名识别，如 rt.jar，名字不符合的类库即使放在 lib 目录也不会被加载）类库加载到虚拟机内存中。所有被 Bootstrap classloader 加载的类，它的 Class.getClassLoader 方法返回的都是 null，所以也称作 NULL ClassLoader。
  2. 扩展类加载器（Extension CLassLoader）：由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 实现，负责加载 <JAVA_HOME>/lib/ext 目录下，或被 java.ext.dirs 系统变量所指定的目录下的所有类库；
  3. 应用程序类加载器（Application/System ClassLoader）：由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 实现。它是 ClassLoader.getSystemClassLoader() 方法的默认返回值，所以也称为系统类加载器（System ClassLoader）。它负责加载 classpath 下所指定的类库，如果应用程序没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

如下，就是 Java 程序中的类加载器层级结构图：

20180914180854640

ClassPath

java项目中Classpath路径到底指的是哪里？

  1. src不是classpath, WEB-INF/classes,lib才是classpath，WEB-INF/ 是资源目录, 客户端不能直接访问。

  2. WEB-INF/classes目录存放src目录java文件编译之后的class文件，xml、properties等资源配置文件，这是一个定位资源的入口。

  3. 引用classpath路径下的文件，只需在文件名前加classpath:

    <param-value>classpath:applicationContext-*.xml</param-value> 
<!-- 引用其子目录下的文件,如 -->
<param-value>classpath:context/conf/controller.xml</param-value>

  4. lib和classes同属classpath，两者的访问优先级为: lib>classes。

  5. classpath 和 classpath* 区别：

    classpath：只会到你的class路径中查找找文件;
classpath*：不仅包含class路径，还包括jar文件中(class路径)进行查找。

参考

Java