1、為什么要自定義類加載器呢？有什么好處
①、隔離加載類
在某些框架內進行中間件與應用的模塊隔離，把類加載到不同的環境。比如:阿里內某容器框架通過自定義類加載器確保應用中依賴的jar包不會影響到中間件運行時使用的jar包。再比如:Tomcat這類Web應用服務器，內部自定義了好幾種類加載器，用于隔離同一個Web應用服務器上的不同應用程序。
兩個jar包內都存在相同類名且包名相同，如果沒有隔離加載類，則會報錯，如：兩個版本的jar
②、修改類加載方式
類的加載模型并非強制，除Bootstrap外，其他的加載并非一定要引入，或者根據實際情況在某個時間點進行按需進行動態加載
③、擴展加載源
比如從數據庫、網絡、甚至是電視機機頂盒進行加載
④、防止源碼泄露
JAVA代碼容易被編譯和篡改，可以進行編譯加密。那么類加載也需要自定義，還原加密的字節碼。
通常Java系統想增加License(授權)，就可以通過自定義類加載器實現。
具體實現我們在最后面測試。
2、自定義類加載器的使用場景
①、實現類似進程內隔離，類加載器實際上用作不同的命名空間，以提供類似容器、模塊化的效果。例如，兩個模塊依賴于某個類庫的不同版本，如果分別被不同的容器加載，就可以互不干擾。這個方面的集大成者是JavaEE和OSGI、JPMS等框架。
②、應用需要從不同的數據源獲取類定義信息，例如網絡數據源，而不是本地文件系統。或者是需要自己操縱字節碼，動態修改或者生成類型。
3、類加載器注意點
在一般情況下，使用不同的類加載器去加載不同的功能模塊，會提高應用程序的安全性。但是，如果涉及Java類型轉換，則加載器反而容易產生不美好的事情。在做Java類型轉換時，只有兩個類型都是由同一個加載器所加載，才能進行類型轉換，否則轉換時會發生異常。
4、自定義類加載器實現方式
Java提供了抽象類java.lang.ClassLoader，所有用戶自定義的類加載器都應該繼承ClassLoader類。
在自定義ClassLoader的子類時候，我們常見的會有兩種做法:
- 方式一:重寫loadClass()方法
- 方式二:重寫findClass()方法
對比
這兩種方法本質上差不多，畢竟loadClass()也會調用findClass()，但是從邏輯上講我們最好不要直接修改loadClass()的內部邏輯。建議的做法是只在findClass()里重寫自定義類的加載方法，根據參數指定類的名字，返回對應的Class對象的引用。
loadClass()這個方法是實現雙親委派模型邏輯的地方，擅自修改這個方法會導致模型被破壞，容易造成問題。同時，也避免了自己重寫loadClass()方法的過程中必須寫雙親委托的重復代碼，從代碼的復用性來看，不直接修改這個方法始終是比較好的選擇。
當編寫好自定義類加載器后，便可以在程序中調用loadClass()方法來實現類加載操作。
ClassLoader類中loadClass()方法源碼，可以看出內部調用了findClass()方法
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
// 通過類的全限定名稱（加包名）調用findClass方法查找類
c = findClass(name);
// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
說明
- 自定義加載器的父類加載器是系統類加載器
- JVM中的所有類加載都會使用java.lang.ClassLoader.loadClass(String)接口(自定義類加載器并重寫java.lang.ClassLoader.loadClass(String)接口的除外)，連JDK的核心類庫也不能例外。
5、通過重寫findClass()方法實現自定義類加載器
①、自定義類com.lc.Demo
package com.lc;
/**
* @author liuchao
* @date 2023/3/25
*/
public class Demo {
public void hello() {
System.out.println("myClassLoader hello");
}
}
通過javac Demo 將 類編譯為Demo.class 文件放入/Users/liuchao/Desktop/文件夾下
②、自定義類加載器MyClassLoader
package com.lc;
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
/**
* 自定義ClassLoader
*
* @author liuchao
* @date 2023/3/25
*/
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
/**
* 負責加載的類所屬目錄
*/
public String classPath;
/**
* 包名
*/
public String packageName;
public MyClassLoader(String packageName, String classPath) {
this.packageName = packageName;
this.classPath = classPath;
}
@Override
protected Class<?> findClass(String name) {
//獲取字節碼完整路徑
String fileName = classPath + name + ".class";
ByteArrayOutputStream baos = null;
BufferedInputStream bis = null;
try {
//獲取輸入流
bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(fileName));
//獲取輸出流
baos = new ByteArrayOutputStream();
//讀取數據寫入輸出流
int len;
byte[] data = new byte[1024];
while ((len = bis.read(data)) != -1) {
baos.write(data, 0, len);
}
//獲取內存中完整的字節素組數據
byte[] byteCodes = baos.toByteArray();
//通過調用defineClass 方法將字節數組轉換為class的實例
return defineClass(packageName + "." + name, byteCodes, 0, byteCodes.length);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
} finally {
try {
if (null != baos) {
baos.close();
}
if (null != bis) {
bis.close();
}
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
}
③、寫測試代碼MyClassLoaderTest
package com.lc;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* 測試
*
* @author liuchao
* @date 2023/3/25
*/
public class MyClassLoaderTest {
public static void mAIn(String[] args) throws Exception {
MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("com.lc", "/Users/liuchao/Desktop/");
Class clazz = classLoader.loadClass("Demo");
System.out.println("當前Demo類的加載器為：" + clazz.getClassLoader().getClass().getName());
System.out.println("當前Demo類的加載器的父類加載器為：" + clazz.getClassLoader().getClass().getClassLoader().getClass().getName());
Method method = clazz.getMethod("hello");
Object obj = clazz.newInstance();
method.setAccessible(Boolean.TRUE);
method.invoke(obj);
}
}
執行效果：
至此我們的自定義類加載器就算完成了
6、自定義類加載器實現Java license
我們改造第5節的代碼
①、增加字節碼加密方法
@Test
public void test01() {
//秘鑰
String secretKey = "12asdfwe23123212";
String className = "Demo";
//原字節碼
byte[] byteCodes = FileUtil.readBytes("/Users/liuchao/Desktop/" + className + ".class");
//加密后的字節碼
byte[] encryptByteCodes = SecureUtil.aes(secretKey.getBytes()).encrypt(byteCodes);
//加密后的字節碼重新生成新的class文件放入 temp目錄下
FileUtil.writeBytes(encryptByteCodes, "/Users/liuchao/Desktop/temp/" + className + ".class");
}
②、改造MyClassLoader類
package com.lc;
import cn.hutool.crypto.SecureUtil;
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
/**
* 自定義ClassLoader
*
* @author liuchao
* @date 2023/3/25
*/
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
/**
* 負責加載的類所屬目錄
*/
public String classPath;
/**
* 包名
*/
public String packageName;
/**
* 秘鑰
*/
public String secretKey;
public MyClassLoader(String secretKey, String packageName, String classPath) {
this.secretKey = secretKey;
this.packageName = packageName;
this.classPath = classPath;
}
@Override
protected Class<?> findClass(String name) {
//獲取字節碼完整路徑
String fileName = classPath + name + ".class";
ByteArrayOutputStream baos = null;
BufferedInputStream bis = null;
try {
//獲取輸入流
bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(fileName));
//獲取輸出流
baos = new ByteArrayOutputStream();
//讀取數據寫入輸出流
int len;
byte[] data = new byte[1024];
while ((len = bis.read(data)) != -1) {
baos.write(data, 0, len);
}
//獲取內存中完整的字節素組數據 （加密的）
byte[] encryptByteCodes = baos.toByteArray();
//解密返回
byte[] byteCodes = SecureUtil.aes(secretKey.getBytes()).decrypt(encryptByteCodes);
//通過調用defineClass 方法將字節數組轉換為class的實例
return defineClass(packageName + "." + name, byteCodes, 0, byteCodes.length);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
} finally {
try {
if (null != baos) {
baos.close();
}
if (null != bis) {
bis.close();
}
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
}
③、調用測試
package com.lc;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* 測試
*
* @author liuchao
* @date 2023/3/25
*/
public class MyClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String secretKey = "12asdfwe23123212";
MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader(secretKey, "com.lc", "/Users/liuchao/Desktop/temp/");
Class clazz = classLoader.loadClass("Demo");
System.out.println("當前Demo類的加載器為：" + clazz.getClassLoader().getClass().getName());
System.out.println("當前Demo類的加載器的父類加載器為：" + clazz.getClassLoader().getClass().getClassLoader().getClass().getName());
Method method = clazz.getMethod("hello");
Object obj = clazz.newInstance();
method.setAccessible(Boolean.TRUE);
method.invoke(obj);
}
}
效果：
在未解密之前，想打開加密后的類，效果：
當然現實中，需要有秘鑰過期時間的限制，大家可以在此基礎上繼續擴展。
