详解Java的类加载机制及热部署的原理

package com.ys.classLoader;

public class FindClassLoaderTest {

    public static void main(String[] args) {
        ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        System.out.println(classLoader.getParent());
        System.out.println(classLoader.getParent().getParent());
    }
}

package com.ys.classLoader;

public class LoadClassTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ClassLoader classLoader = LoadClassTest.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //使用ClassLoader.loadClass()来加载类，不会执行初始化代码
        //classLoader.loadClass("com.ys.classLoader.Test1");

        //使用Class.forName()来加载类，会默认执行初始化代码
        //Class.forName("com.ys.classLoader.Test1");

        //使用Class.forName()来加载类，并指定类加载器，不会执行初始化代码
        Class.forName("com.ys.classLoader.Test1", false, classLoader);
    }
}

package com.ys.classLoader;

public class Test1 {
    static {
        System.out.println("静态初始化代码执行了....");
    }
}

public Class<?> loadClass(String name)throws ClassNotFoundException {
  return loadClass(name, false);
}
    
protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException {
  // 首先判断该类型是否已经被加载
  Class c = findLoadedClass(name);
  if (c == null) {
    //如果没有被加载，就委托给父类加载或者委派给启动类加载器加载
    try {
      if (parent != null) {
        //如果存在父类加载器，就委派给父类加载器加载
        c = parent.loadClass(name, false);
      } else {
        //如果不存在父类加载器，就检查是否是由启动类加载器加载的类，通过调用本地方法native Class findBootstrapClass(String name)
        c = findBootstrapClass0(name);
      }
    } catch (ClassNotFoundException e) {
      // 如果父类加载器和启动类加载器都不能完成加载任务，才调用自身的加载功能
      c = findClass(name);
    }
  }
  if (resolve) {
    resolveClass(c);
  }
  return c;
}

package com.classloader;

import com.Application;
import com.Test;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class MyClassLoader extends ClassLoader {

    //目的 让缓存里面永远能返回一个Class对象 这样就不需要走父类加载器了
    //在构造方法里面加载类  loadClass

    //项目的根路径
    public String rootPath;

    //所有需要由我这个类加载器加载的类存在这个集合
    public List<String> clazzs;
    //两个classloader  一个是负责加载 需要被热部署的代码的
    //一个是加载系统的一些类的

    //classPaths: 需要被热部署的加载器去加载的目录
    public MyClassLoader(String rootPath, String... classPaths) throws Exception {
        this.rootPath = rootPath;
        this.clazzs = new ArrayList<>();
        for (String classPath : classPaths) {
            scanClassPath(new File(classPath));
        }
    }


    //扫描项目里面传进来的一些class
    public void scanClassPath(File file) throws Exception {
        if (file.isDirectory()) {
            for (File file1 : file.listFiles()) {
                scanClassPath(file1);
            }
        } else {
            String fileName = file.getName();
            String filePath = file.getPath();
            String endName = fileName.substring(fileName.lastIndexOf(".") + 1);
            if (endName.equals("class")) {
                //现在我们加载到的是一个Class文件
                //如何吧一个Class文件 加载成一个Class对象？？？？
                InputStream inputStream = new FileInputStream(file);
                byte[] bytes = new byte[(int) file.length()];
                inputStream.read(bytes);

                //文件名转类名
                String className = fileNameToClassName(filePath);

                //类名
                defineClass(className, bytes, 0, bytes.length);
                clazzs.add(className);
                //loadClass 是从当前ClassLoader里面去获取一个Class对象
            }
        }

    }

    //文件名转类名，这儿操作系统不同可能文件的分隔符不一样，所以这儿需要注意，笔者用的Mac。windows操作需要自行修改。
    public String fileNameToClassName(String filePath) {
        String className = filePath.replace(rootPath, "").replaceAll("/", ".");
        className = className.substring(1, className.lastIndexOf("."));
        return className;
    }

    @Override
    public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        Class<?> loadClass = findLoadedClass(name);
        //第一情况 这个类 不需要由我们加载
        //第二种情况 这个类需要由我们加载 但是 确实加载不到
        if (loadClass == null) {
            if (!clazzs.contains(name)) {
                loadClass = getSystemClassLoader().loadClass(name);
            } else {
                throw new ClassNotFoundException("没有加载到类");
            }
        }
        return loadClass;
    }

    //当文件被修改的时候再进行热部署
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //双亲委派机制
        Application.run(MyClassLoader.class);
    }
}

package com;

import com.classloader.MyClassLoader;
import org.apache.commons.io.monitor.FileAlterationMonitor;
import org.apache.commons.io.monitor.FileAlterationObserver;

import java.io.File;

public class Application {

    public static String rootPath;

    public static void run(Class<?> clazz) throws Exception {
        String rootPath = MyClassLoader.class.getResource("/").getPath().replaceAll("%20", " ");
        rootPath = new File(rootPath).getPath();
        Application.rootPath = rootPath;
        MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader(rootPath, rootPath + "/com");
        //用我们自己的类加载器加载程序入口
        startFileListener(rootPath);
        start0(myClassLoader);
    }

  //开启文件监听器
    public static void startFileListener(String rootPath) throws Exception {
        FileAlterationObserver fileAlterationObserver = new FileAlterationObserver(rootPath);
        fileAlterationObserver.addListener(new FileListener());
        FileAlterationMonitor fileAlterationMonitor = new FileAlterationMonitor(500);
        fileAlterationMonitor.addObserver(fileAlterationObserver);
        fileAlterationMonitor.start();
        //要实现文件监听：  写一个线程 去定时监听某个路径下所有的文件
        //如果文件发生改动 就回调监听器
    }

    //新的classLoader
    public static void start() {
        System.out.println("启动我们的应用程序");
        new Test().test();
    }

    public static void stop() {
        System.out.println("程序退出");
        //告诉jvm需要GC了
        System.gc();
        //告诉jvm可以清除对象引用
        System.runFinalization();
    }

    public static void start0(MyClassLoader classLoader) throws Exception {
      //全盘委托的机制，通过自定义的类加载加载，然后start方法中的new Test()也会通过自定义的类加载器加载
        Class<?> aClass = classLoader.loadClass("com.Application");
        aClass.getMethod("start").invoke(aClass.newInstance());
    }

}

package com;

import com.classloader.MyClassLoader;
import org.apache.commons.io.monitor.FileAlterationListenerAdaptor;

import java.io.File;

public class FileListener extends FileAlterationListenerAdaptor {

    @Override
    public void onFileChange(File file) {
        if (file.getName().indexOf(".class") != -1) {
            try {
                MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader(Application.rootPath, Application.rootPath + "/com");
                Application.stop();
                Application.start0(myClassLoader);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

package com;

public class Test {

    public void test() {
        System.out.println("当前版本:version 1.0");
        System.out.println(this.getClass().getClassLoader());
    }
}

package com.ys.classloader;

import java.io.*;


public class MyClassLoader extends ClassLoader {

    private String root;

    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] classData = loadClassData(name);
        if (classData == null) {
            throw new ClassNotFoundException();
        } else {
            return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
        }
    }

    private byte[] loadClassData(String className) {
        String fileName = root + File.separatorChar
                + className.replace('.', File.separatorChar) + ".class";
        try {
            InputStream ins = new FileInputStream(fileName);
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            int bufferSize = 1024;
            byte[] buffer = new byte[bufferSize];
            int length = 0;
            while ((length = ins.read(buffer)) != -1) {
                baos.write(buffer, 0, length);
            }
            return baos.toByteArray();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    public String getRoot() {
        return root;
    }

    public void setRoot(String root) {
        this.root = root;
    }

    public static void main(String[] args)  {

        MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader();
        classLoader.setRoot("/User/king/temp");

        Class<?> testClass = null;
        try {
            testClass = classLoader.loadClass("com.ys.classloader.Test2");
            Object object = testClass.newInstance();
            System.out.println(object.getClass().getClassLoader());
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}