java动态类加载机制研究及应用

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1、Java动态类加载机制研究及应用0引言Java体系结构包括Java语言、Javaclass文件、JavaAPI和Java虚拟机(JVM)4大部分，核心是JVM。JVM的主要特征是支持Java动态类加载，允许在程序运行时动态加载程序组件，而不影响其它功能模块的正常运行。本文介绍了Java类加载器的体系结构，分析Java动态类加载机制的原理，讨论了Java动态类加载机制的实现，并结合C/S结构的学生实验教学系统展示Java动态类加载机制的实际应用。并指出Java动态类加载机制在实现安全性、代码保护等其它领域的应用。1Java类加载器的体系结构JVM有灵活的类装载器结

2、构，一个应用程序中允许多个类加载器存在，并可以用自定义类加载方式。JVM中类加载器分两种类型：BootstrapClassLoader和用户自定义类加载器。图1描述Java类加载器的体系结构，BootstrapClassLoader是JVM实现的一部分，系统中惟一的、用编写虚拟机的语言编写的类加载器。若JVM用C/C++在操作系统上实现，则BootstrapClassLoader是用C/C++实现的一个部分。BootstrapClassLoader用默认方式从classpath中加载Java运行环境提供的所有核心类。这些类是所有应用程序必须的，因此不是“即用即装

3、”而是首先装入并永驻JVM,直至JVM退出。BootstrapClassLoader除加载核心类外，还加载两个Java运行环境提供的用户类加载器:ExtClassLoader和AppClass-Loader，核心类之外的类是由这两个类加载器加载的。BootstrapClassLoader只力口载jre/classes中的核心类。ExtClassLoader和AppClassLoader由JVM创建并继承自ClassLoader且由Java语言实现故被称为用户类加载器。ExtClassLoader加载jre/lib/ext中所有类，此目录下是Java运行环境所需要

4、的扩展类;AppClass-Loader加载classpath指定的路径中用户应用程序所需要的类。自定义类加载器可使用自定义方式加载类型。例如，从X络或数据库中获得class文件。尽管BootstrapClassLoader是JVM的本质(自定义类加载器不是)，但自定义类加载器能够用Java语言编写，能被编译成class文件、被JVM加载，还能被实例化，实际是运行的Java应用程序可执行代码的一部分。自定义类加载器不必在编译的时候就知道运行中的Java应用程序最终加入的所有类，使得在运行时扩展Java应用程序成为可能。当它运行的时，应用程序能够决定它需要额外的类

5、，能够决定是使用一个或是更多的用户定义的类加载器来加载。Java动态类加载机制的原理JVM运行时至少会产生3个类加载器:BootstrapClassLoa-der,ExtClassLoader和AppClassLoader，为协调多个类加载器工作，Java对类加载器进行了分工和分级，不同级别的类加载器负责不同的类加载，并引入“Parent”概念，即“双亲”JVM通过基于类加载器层次关系的“双亲委托”3]机制实现按需加载。Java核心类库提供抽象类ClassLoader，所有自定义类加载器必须继承并实例化该类。自定义类加载器也依赖其它类加载器——至少依赖JVM启动

6、时创建的载器BootstrapClassLoader来实现一些类加载请求。类加载器请求另一个类加载器来加载类的过程被形式化，即“双亲委托”模型。除了启动类加载器外的类加载器有且只有一个“双亲”若没有显式地指定“双亲”，系统根据情况为它们分配一个默认的“双亲”。例如，ExtClassLoader和AppClassLoader的“双亲”就是BootstrapClassLoader。启动类加载器不是用Java语言编写的，Java规定，BootstrapClassLoader用null表示。自定义类加载器试图以常用的方式加载类型前，默认地将任务“委派”给它的“双亲”一一

7、请求“双亲”来加载这个类型。“双亲”再请求它自己的“双亲”来加载这个类型[7]。委派过程一直向上，直到BootstrapClassLoader，通常BootstrapClassLoader是委派链中最后一个。若一个类的“双亲”类加载器有能力，则这个类加载器试图自己加载这个类型。如图2所示，请求加载一个类型时，首先自底向上，逐一检查此类加载器是否成功加载所请求的类型，若己成功加载了类型，则直接返回类型的引用实例。若直到启动类加载器也未成功加载类型，则自顶向下，逐一尝试加载类型，直到CustomClassLoader。若CustomClassLoader没成功加载类

8、型则抛出ClassNot